相对论性电子在强激光场和Debye屏蔽库仑场下的散射

在量子理论的框架内,利用含强激光场的二级相对论修正的运动方程,采用直接数值解法,着重研究了强激光场和Debye屏蔽库仑场下荷电粒子的碰撞截面及其与激光脉冲波形、频率、强度和屏蔽参数等的关系。     

激光与固体靶面烧蚀等离子体的能量耦合计算

 强激光辐照下固体靶表面迅速汽化产生靶蒸气等离子体,激光穿过等离子体区到达固体靶表面的过程就是激光束与等离子体的能量耦合与交换过程。采用具有五阶精度的WENO差分格式和简易等离子体状态方程模型对激光与等离子体相互作用的复杂物理过程进行了数值计算,分析了激光束能量在等离子体区中的吸收、屏蔽效应等动态耦合规律以及激光支持等离子体前驱冲击波传播。数值模拟结果表明：激光能量是支持靶面等离子体运动的唯一原因,能量屏蔽效应对激光与等离子体能量耦合有很大影响,通过控制激光脉冲宽度,可以合理调节屏蔽效应的影响。     

Ba-Sr系统激光感生碰撞能量转移的数值计算

以现有的激光感生碰撞能量转移的四能级理论模型为基础,通过直接积分态振幅的运动方程,对弱场、强场两种情况下Ba-Sr系统的激光感生碰撞能量转移过程进行了数值计算,得到了两种情况下的激光感生碰撞跃迁概率和碰撞截面的谱线线型.在弱场情况下的数值计算结果与近似解析解的计算结果符合很好.对强场情况下的数值积分计算结果表明：激光感生碰撞作用随转换激光强度的增大而增强;强场时激光感生碰撞截面谱线的峰值位置明显偏离了共振频率并向紫端移动,且碰撞截面谱线的半宽度(即调谐范围)较之弱场明显变小. 关键词： 激光感生碰撞能量转移 碰撞截面 Ba-Sr系统 强场     

大功率TEA CO2激光系统的电磁兼容设计

大功率TEA CO2激光系统工作时产生的强电磁干扰主要来源于激光主放电回路、脉冲火花开关和电源。这种强电磁脉冲干扰对激光系统内部及相关外部设备的电子系统具有很大的干扰和破坏作用。对大功率TEA CO2激光系统的电磁干扰进行了分析计算,在此基础上对大功率TEA CO2激光系统进行了EMC设计。硬件设计手段分别采用了对电磁干扰源和控制子系统进行屏蔽、系统合理布局与布线、滤波隔离,软件采用了数据冗余纠错、冗余化操作和数据鉴别等抑噪和纠错技术,有效地抑制了干扰电磁波在系统内外的传播,解决了大功率TEA CO2激光系统EMC问题。结果表明,对电磁干扰源和控制子系统进行屏蔽,系统合理布局与布线、滤波隔离等措施,是抑制电磁干扰,保证激光控制子系统硬件不受损坏的主要手段。软件抗干扰,是硬件抑制电磁干扰措施的补充和延伸,能使激光系统具有很高的可靠性。     

强激光场下原子分子量子隧穿实验测量

强激光场下原子分子的多光子电离和隧道电离是极端条件下的量子现象,也是强场光物理中基本的动力学过程.测量原子分子在强激光场中的超快动力学对探索微观粒子内部结构和相互作用有重要意义.本文简述强场光电离中的基本概念和现象,并介绍强激光与原子分子相互作用研究中的重要仪器——冷靶反冲离子动量成像谱仪(COLT-RIMS),最后展...     

用伪谱方法研究强激光场中一维原子的稳定性

将伪谱方法推广应用到Kramers-Henneberger (KH) 坐标系中求解了一维原子在强激光场中的薛定谔方程,研究了强激光场中一维原子的稳定性.结果表明,在中等强度的激光场中,原子没有发生电离抑制,而在高频超强激光场中,原子的电离受到抑制.     

强激光打固体靶所致硬X射线屏蔽模拟研究

强激光与固体靶相互作用产生的硬X射线已被证实为一种新的电离辐射源,其辐射防护问题引起国内外相关领域的广泛关注。为了便于开展这类电离辐射源的屏蔽设计,研究了强激光打靶所致硬X射线在常用屏蔽材料中的剂量衰减曲线和十值层（TVL）。利用蒙特卡罗程序FLUKA建立了强激光打靶所致硬X射线的屏蔽计算模型,开发了专门的统计程序,解决了屏蔽层之间由于粒子反散射造成的重复统计问题,使得可以通过一次模拟得到不同屏蔽厚度下的光子剂量。计算结果表明:当电子温度为0.5~10 MeV时,X射线在混凝土中的十值层从24 cm到56 cm不等。其中X射线的十值层会随着电子温度的增加而增加,并逐渐趋于饱和。而对于铅屏蔽,除了第一个十值层（TVL1）外,平衡十值层随电子温度的变化较小,在4.7~5.4 cm范围内。另外,当电子温度较高时,探测器到屏蔽体的距离不同会使得TVL1值存在明显的差异。     

具有空间结构的强激光场与原子相互作用研究的新进展(特邀)

随着超快超强激光技术的发展,强激光场光与物质相互作用的研究得到了广泛的关注.与此同时,光场调控技术在经典光学领域中的快速发展为光学操控提供了一个新的自由度.近年来,这两个不同领域之间的结合——具有空间结构的强激光场与物质相互作用,成为了强场物理前沿研究的热点之一.光电离和高次谐波是传统强场科学中两个十分基本又非常重要的...     

强激光打固体靶所致硬X射线屏蔽模拟研究

强激光与固体靶相互作用产生的硬X射线已被证实为一种新的电离辐射源,其辐射防护问题引起国内外相关领域的广泛关注。为了便于开展这类电离辐射源的屏蔽设计,研究了强激光打靶所致硬X射线在常用屏蔽材料中的剂量衰减曲线和十值层（TVL）。利用蒙特卡罗程序FLUKA建立了强激光打靶所致硬X射线的屏蔽计算模型,开发了专门的统计程序,解决了屏蔽层之间由于粒子反散射造成的重复统计问题,使得可以通过一次模拟得到不同屏蔽厚度下的光子剂量。计算结果表明:当电子温度为0.5~10 MeV时,X射线在混凝土中的十值层从24 cm到56 cm不等。其中X射线的十值层会随着电子温度的增加而增加,并逐渐趋于饱和。而对于铅屏蔽,除了第一个十值层（TVL1）外,平衡十值层随电子温度的变化较小,在4.7~5.4 cm范围内。另外,当电子温度较高时,探测器到屏蔽体的距离不同会使得TVL1值存在明显的差异。     

对称分子H2+在强短波激光场中高次谐波椭偏率性质的研究

通过数值计算,研究了强短波(400—600 nm)激光场中H₂⁺分子高次谐波辐射的椭偏率性质.研究表明,H₂⁺分子在不同激光强度、不同激光波长、不同核间距及不同取向角下高次谐波的椭偏率性质是不同的;特别是在两中心干涉区,激发态在高次谐波产生中起着重要作用,但在不同取向角下,激发态对谐波椭偏率的影响不同;分析表明,这些不同的影响源于沿平行和垂直于激光偏振方向辐射的高次谐波的相对产量,以及激发态对平行和垂直谐波产量的影响;此外,椭偏率的测量检验了强场近似和平面波近似在强短波激光场中是成立的,并对强短波激光场中分子动力学做了更充分的研究.     

相对论高次谐波的蒙特卡罗模拟

根据相对论条件下的经典电磁辐射理论,采用蒙特卡罗计算方法对类氢离子在强激光场下辐射的高次谐波进行了模拟计算,获得了相对论领域内激光参数（频率、脉冲波形、强度等）对高次谐波影响的各种计算结果,并对结果进行了理论分析。     

相对论高次谐波的蒙特卡罗模拟

 根据相对论条件下的经典电磁辐射理论,采用蒙特卡罗计算方法对类氢离子在强激光场下辐射的高次谐波进行了模拟计算,获得了相对论领域内激光参数（频率、脉冲波形、强度等）对高次谐波影响的各种计算结果,并对结果进行了理论分析。     

Nonlinear Thomson scattering from relativistic laser plasma interaction

As an electron oscillates in an intense laser field, it acquires a highly nonlinear motion and emits X-ray radiation by nonlinear Thomson scattering. In this paper we present a numerical and experimental analysis of this radiation. We show that this radiative process becomes dominant at relativistic laser intensities (a0>1), for which the laser light scatters off MeV electrons accelerated in the plasma.     

Attosecond X-ray pulse obtained from linear Thomson scattering

Linear Thomson scattering by a relativistic electron of a short pulse laser has been investigated by computer simulation. Under a laser field with a pulse of 33.3-fs full-width at half-maximum, and the initial energy of an electron of γ₀=10, the motion of the electron is relativistic and generates an ultrashort radiation of 76-as with a photon wave length of 2.5-nm in the backward scattering. The radiation under a high relativistic energy electron has better characteristic than under a low relativistic energy electron in terms of the pulse width and the angular distribution.     

Relativistic Derivation of the Ponderomotive Force Produced by Two Intense Laser Fields

The ponderomotive force plays a fundamental role in the absorption of laser light on self-consistent plasma density profiles, in multiple-photon ionization, and in intense field electrodynamics. The relativistic corrections to the ponderomotive force of a transversely polarized electromagnetic wave lead to an approximately 20-percent reduction in the single particle ponderomotive force produced by a 10-?m 1016-W/cm2 laser field. Recent experimental investigations are based on using two intense laser fields to produce desired laser-matter interactions. This paper presents the first derivation of the nonlinear relativistic ponderomotive force produced by two intense laser fields. The results demonstrate that relativistic ponderomotive forces are not additive.     

基于激光等离子体的X/γ辐射研究进展

随着激光技术的不断发展,激光功率突破10 PW量级,激光与物质相互作用进入近量子电动力学（QED）范畴。从弱相对论激光到相对论激光再到强相对论激光,激光场与物质的耦合可以产生能量从keV到MeV甚至GeV的X/γ射线。这些辐射具有通量大、亮度高、能量高和脉宽短等特点,在核物理、高能量密度物理、天体物理等基础研究以及材料科学、成像、医学等领域具有广泛应用前景。系统梳理了近年来相对论强激光与气体、近临界密度等离子体及固体靶相互作用,通过诸如同步辐射、betatron和类betatron辐射、Thomson散射和非线性Compton散射过程等产生高能X/γ射线的最新研究进展,总结了各种方案产生的X/γ射线的品质因子和潜在应用,并为下一步基于强激光大科学装置的实验研究提供理论参考。     

Superthermal Electron Produced in Relativistic Laser-Plasma Interaction

The dynamics of a relativistic electron submitted to an intense, plane wave, linearly polarized laser field is reviewed. Based on the dynamics, the temperature of the electron in the laser field is delined and calculated. It is found that the calculated temperature fits the first temperature observed in the experiment by Malka et al. A model to evaluate the electron temperature by taking the electron-ion scattering into account is proposed. It is found that when I ≥ 4.0 × 101s W/cm2 the electron temperature by considering the scattering, T hs, is evidently larger than the electron temperature without considering the scattering, Th. This result is in favor of explaining the two-temperature distribution of the electron energy observed in the experiment by Malka et al.     

周期量级强激光场中电子振荡所导致的辐射的空间分布特性

采用单电子模型,通过理论分析和计算机模拟,研究了线偏振周期量级强激光脉冲作用下电子的相对论运动及其辐射的空间分布特性,研究发现对周期量级的强激光脉冲,其初始位相对电子的相对论运动及其辐射的空间分布特性影响非常显著。     

Superthermal Electron Produced in Relativistic Laser-Plasma Interaction

The dynamics of a relativistic electron submitted to an intense, plane wave, linearly polarized laser field is reviewed. Based on the dynamics, the temperature of the electron in the laser field is defined and calculated. It is found that the calculated temperature fits the first temperature observed in the experiment by Malka et al. A model to evaluate the electron temperature by taking the electron-ion scattering into account is proposed. It is found that when I≥4.0×10¹⁸ W/cm² the electron temperature by considering the scattering, T_h^s, is evidently larger than the electron temperature without considering the scattering, T_h. This result is in favor of explaining the two-temperature distribution of the electron energy observed in the experiment by Malka et al.