有质动力对超短脉冲激光与固体等离子体相互作用的影响

通过测量由等离子体临界面移动造成的反射激光的频移,研究了有质动力对超短脉冲激光与固体等离子体相互作用的影响。实验表明,当激光强度达到1017 W/cm2时,有质动力将明显地降低等离子体热膨胀速度,造成极陡的密度分布,使得等离子体中的主导吸收机制,由共振吸收转换为真空吸收。     

对超短脉冲激光与固体密度等离子体相互作用动力学过程的研究

结合Saha方程,建立了一个超短脉冲激光与固体密度等离子体相互作用的动力学过程中电子温度和电子密度随时间变化的简单模型.在降温过程中采用绝热膨胀模型,讨论了等离子体在绝热膨胀过程中的特殊性质,考虑了离子声速随温度的变化,推算了状态演化过程,得到了电离度随时间变化的演化规律. 关键词： 超短超强脉冲激光 固体密度等离子体 电离度     

激光与固体靶相互作用中低密度预等离子体对高能电子产生的影响

 对线极化、圆极化的超短超强激光脉冲与靶前有一段低密度预等离子体的固体靶的相互作用进行了理论和粒子模拟研究。激光通过有质动力加速机制加速预等离子体中的电子，研究了电子获得的最大能量随激光强度和预等离子体密度的变化。当激光脉冲与靶直接作用时，靶中的电子由于J×B机制而得到加速，所获得的能量比预等离子体中电子低。研究表明，在超短超强激光脉冲与固体靶相互作用中，预等离子体的存在有利于高能电子的产生。     

超强超短激光场有质动力电离产生极端非平衡态等离子体——一种新的强场电离模型

提出了极短脉冲超强激光 (相对论性 )与原子相互作用中的有质动力电离模型的新概念 ,并给出数值模拟结果。基于该电离机制 ,可以产生处于极端非平衡态的等离子体     

激光与固体靶相互作用中低密度预等离子体对高能电子产生的影响

对线极化、圆极化的超短超强激光脉冲与靶前有一段低密度预等离子体的固体靶的相互作用进行了理论和粒子模拟研究。激光通过有质动力加速机制加速预等离子体中的电子,研究了电子获得的最大能量随激光强度和预等离子体密度的变化。当激光脉冲与靶直接作用时,靶中的电子由于JB机制而得到加速,所获得的能量比预等离子体中电子低。研究表明,在超短超强激光脉冲与固体靶相互作用中,预等离子体的存在有利于高能电子的产生。     

超短脉冲超强激光等离子体中新的能量吸收机制

介绍了超短脉冲超强激光等离子体中几种新的能量吸收机制。强激光照射等离子体时,相对论效应导致电子质量增大,相对论电子等离子体频率减小,激光能更深地进入等离子体产生强烈吸收。     

超短脉冲激光在均匀等离子体中的一维演化

研究了均匀等离子体中超短脉冲激光在传输过程中的脉宽、峰值功率随时间，空间变化的解析式，结果表明，对于２５ｆｓ左右的超短脉冲，由等离体色散引起的脉宽变长及峰值功率降低效应是明显的。     

中空等离子体通道中强激光脉冲对电子的加速

分析了中空等离子体通道内传播的强激光脉冲电磁场中注入电子的运动,发现当激光脉冲强度超过某个阈值时,电子能获得有效的纵向加速并自动与脉冲分离.所得结果为实验提供了参考和依据.     

超强超短脉冲激光诱发大尺度氘团簇聚变

 利用低温脉冲气阀获得了平均含有3×103氘原子的氘团簇。在飞秒激光装置上实现了氘团簇聚变,每发中子产额为1×10³。中子产额对激光功率密度敏感,保持激光能量不变,随着激光焦斑的变大,DD聚变中子产额逐渐增加,最大值出现在激光焦斑为470 mm时;继续增大激光焦斑,没有观察到中子信号。实验结果还表明激光氘团簇聚变发生的区域主要是激光辐照的等离子体热区,此区域内邻近氘团簇库仑爆炸发射的高能氘离子碰撞引发聚变反应。     

Effects of relativistic and ponderomotive nonlinearities on the interaction of high-power laser beam with an inhomogeneous warm plasma

The influence of relativistic-ponderomotive nonlinearities and the plasma inhomogeneity on the nonlinear interaction between a high-power laser beam and a warm underdense plasma are studied. It is clear that the relativistic ponderomotive force and the electron temperature modify the electron density distribution and consequently change the dielectric permittivity of the plasma. Therefore, by presenting the modified electron density and the nonlinear dielectric permittivity of the warm plasma, the electromagnetic wave equation for the propagation of intense laser beam through the plasma is derived. This nonlinear equation is numerically solved and the distributions of electromagnetic fields in the plasma, the variations of electron density, and plasma refractive index are investigated for two different background electron density profiles. The results show that the amplitude of the electric field and electron density oscillations gradually increase and decrease, during propagation in the inhomogeneous warm plasma with linear and exponential density profiles, respectively, and the distribution of electron density becomes extremely sharp in the presence of intense laser beam. It is also indicated that the electron temperature and initial electron density have an impact on the propagation of the laser beam in the plasma and change the plasma refractive index and the oscillations' amplitude and frequency. The obtained results indicate the importance of a proper choice of laser and plasma parameters on the electromagnetic field distributions, density steepening, and plasma refractive index variations in the interaction of an intense laser beam with an inhomogeneous warm plasma.     

紫外超短脉冲激光辐照固体靶产生硬X射线研究

实验研究了紫外高强度超短脉冲激光(248nm, 440fs, 50mJ)辐照固体靶时产生的硬X-射线(>30 keV)能量连续谱,靶上强度达到1017 W/cm2。P极化光45°照射5mm铜片,实验探测到了能量大于200keV的X射线信号,利用Maxwellian分布拟合能谱得到了的超热电子温度为67keV。     

紫外超短脉冲激光辐照固体靶产生硬X射线研究

 实验研究了紫外高强度超短脉冲激光(248nm, 440fs, 50mJ)辐照固体靶时产生的硬X-射线(>30 keV)能量连续谱，靶上强度达到10¹⁷ W/cm²。P极化光45°照射5mm铜片，实验探测到了能量大于200keV的X射线信号，利用Maxwellian分布拟合能谱得到了的超热电子温度为67keV。     

Particle simulation on electron acceleration process by the laser ponderomotive force in inhomogeneous underdense plasma layers

The mechanism of electron ponderomotive acceleration due to increasing group velocity of laser pulse in inhomogeneous underdense plasma layers is studied by two-dimensional relativistic parallel particle-in-cell code. The electrons within the laser pulse move with it and can be strongly accelerated ponderomotively when the duration of laser pulse is much shorter than the duration of optimum condition for acceleration in the wake. The extra energy gain can be attributed to the change of laser group velocity. More high energy electrons are generated in the plasma layer with descending density profile than that with ascending density profile. The process and character of electron acceleration in three kinds of underdense plasma layers are presented and compared.     

超短脉冲超强激光与固体靶相互作用中高能离子的产生

用2D3V PIC粒子模拟方法得到了超短脉冲超强激光与固体靶相互作用中高能离子产生的图像,并对其机理进行了研究。在靶前后表面都观察到了高能离子的产生,并诊断了离子能谱。模拟结果表明,在靶前表面所产生的高能离子,角分布较大,在向靶内输运过程中会损失能量;在靶后表面产生的高能离子,定向性很好,能获得很高的能量。模拟得到的离子能量和实验观测结果在量级上相符。     

飞秒强激光作用下线性等离子体层中光场和电子密度的自洽分布

自洽求解了圆偏振的飞秒强激光作用下线性等离子体层中光场和电子密度的分布.研究发现在激光有质动力的作用下，电子密度分布严重偏离离子密度分布，甚至出现了一系列的“电子岛”和“电子空腔”.由于电荷分离，等离子体内形成了很强的静电场，一部分激光能量转化为等离子体内的静电能.线性等离子体层储存静电能的大小随着入射激光强度的增加而显著上升. 关键词： 飞秒激光 相对论等离子体 电子密度 有质动力     

Frequency shift and pulse compression of an ultrashort pulse in a large-amplitude plasma wave

By calculating the momenta of a coupled set of nonlinear equations of laserpulse-plasma wave interaction in the weak relativistic approximation,the conditions for fre-quency up-shift have been found.That the energy change of the pulse due to frequency shiftis compensated by the change of plasma wave energy results in photon number conservation.Some factors that affect the frequency up-shift are studied.It is also found that the laser pulsecan be compressed when it is located near the valley of plasma density perturbation and ifsome threshold value of the plasma wave field is exceeded.     

周期量级超短激光脉冲在近临界密度等离子体中形成的光孤子

利用一维粒子模拟程序，观测到周期量级的超短激光脉冲在等离子体中可以以孤子形式传播.它在一定密度等离子体中以较高的群速度向前传播，并在到达等离子体与真空界面时发生反射和透射.当入射激光脉冲强度增大时，非线性调制效应使它产生较大的频率下移，致使光孤子传播速度变小.另外，对于同样光强下的几十个周期以上的光脉冲，它在等离子体中传播时形成的则是一连串低频的被捕获在等离子体中的光孤子. 关键词： 光孤子 超短激光脉冲 等离子体 粒子模拟     

五阶非线性对啁啾超短脉冲间相互作用的影响

基于包含五次复系数的高阶Ginzburg Landau方程为模型,采用分步傅里叶方法数值研究了啁啾类超短脉冲间的相互作用。结果表明:相邻孤子之间的相互作用对五阶非线性效应非常敏感,即使参数改变很小的值,也会改变其传输特性。适当地选择五阶非线性参数值,能够很好地抑制孤子间的相互作用,提高光纤传输的比特率。当相邻孤子的初始间距为6.8,五阶非线性参数值取-0.001时,可以实现2个孤子长距离的保型传输。最后讨论了五阶非线性作用下多孤子之间的相互作用及抑制。