超短激光脉冲驱动的Thomson散射空间分布特性

研究了超短激光脉冲驱动的Thomson散射的辐射空间分布. 发现辐射的空间分布对称性显著地依赖于超短脉冲的载波相位η₀，在η₀＝0，π时，辐射的空间分布呈现出二重或一重对称性；而在其他载波相位时，这些空间分布对称性遭到破坏. 辐射光的准直性也依赖于驱动脉冲的载波相位，在η₀＝±π/2时辐射光的准直性最好. 这些结果表明可以通过改变驱动激光脉冲的载波相位来控制辐射光的空间分布，也可以利用辐射空间分布对相位的依赖特性来测量超短激光脉冲的载波相位. 关键词： Thomson散射 空间分布 载波相位     

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。     

飞秒脉冲激光作用下电子振荡导致的辐射空间分布特性

 采用单电子模型研究了不同偏振、不同强度飞秒脉冲激光作用下电子振荡导致的辐射的空间分布特性。研究发现:随着激光强度的增加,对圆偏振激光脉冲,电子辐射的空间分布由全空间分布变为前向双叶型结构,而对线偏振激光脉冲,电子辐射的空间分布由类似于偶极天线辐射特性的四重对称双叶结构变为双重对称三叶型结构,这可以为实验研究电子的辐射提供空间分布的相关依据。     

影响单电子非线性汤姆孙散射因素的研究

应用电子汤姆孙散射的经典理论，通过理论分析和计算机模拟，研究了超短超强激光脉冲作用下电子产生的辐射脉冲的性质.计算表明，在这种情况下，电子的辐射通常以阿秒脉冲列的形式出现.讨论了不同激光场参数（包括激光强度、脉宽、初相位和偏振态）、不同电子初始状态（初始速度和位置）对辐射脉冲的时间和空间特性的影响.通常在相对论光强条件下，激光强度越大，电子辐射越强，脉宽越窄，中心频率越大，并且方向性越好；电子在线偏振激光中产生的辐射效率，比在同样强度下圆偏振激光中产生的效率更高；无论入射光是线偏振光，还是圆偏振光,辐射场呈现较复杂的偏振态, 并且它与辐射方向有关.当电子具有一定的初始能量时，通常辐射场的振幅随电子初始能量的增大而增大.不管电子的初始能量以及运动方向如何，做相对论运动的电子产生的辐射趋向于出现在靠近电子运动方向的角度区域.     

强激光与固体靶作用产生的表面电子加速和辐射研究

利用单电子在固体靶表面准静态电磁场中运动的模型和非线性汤姆孙散射理论,研究了以大角度斜入射的强激光照射在固体靶表面产生的沿靶面方向发射的高能超热电子的运动及其产生的电磁辐射脉冲. 数值模拟表明,靶表面的电子在靶面附近的准静态电磁场和反射的激光场中作振荡. 当电子振荡频率接近激光频率时,电子被有效加速,被加速的电子主要沿靶面方向运动并产生向前的阿秒脉冲辐射. 讨论了电子在加速前的不同初始速度分布对辐射脉冲的时间和空间特性的影响,模拟了不同初始状态的多电子相干辐射脉冲的频谱特性. 关键词： 表面准静态电磁场 超热电子 阿秒脉冲 相干辐射     

周期量级激光脉冲的Thomson散射

用经典辐射理论对线偏振周期量级激光脉冲的线性Thomson散射进行分析，从理论上得到它可产生亚阿秒脉冲的结论. 计算显示，在电子相对论因子为50、激光脉冲中心波长为1μm、归一化光场强度为0.01的情况下，用包含1.5个光周期的激光脉冲，可获得0.2as(半高全宽)的散射脉冲输出. 还对光场载波包络初相φ_ce和电子进入光场的初相φ_in对散射脉冲的影响作了分析讨论，结果表明，在适当的φ_ce和φ_in条件下，能实现单个阿秒脉冲输出，并可对脉冲宽度和频率进行调谐. 关键词： 线性Thomson散射 周期量级激光脉冲 载波包络初相 阿秒脉冲     

紧聚焦线偏振强激光场中横向初始位置对电子辐射特性的影响

为了探究紧聚焦线偏振激光场中高能电子辐射与电子横向初始位置的关系,在拉格朗日方程的基础上,构建了单个高能电子与激光脉冲相互作用散射的模型,并且借助MATLAB数值模拟获得了电子运动与电子辐射相关数据。初始状态静止的高能电子与紧聚焦线偏振强激光相互作用后,其在xOz平面内先作振荡运动,再沿z轴正方向作直线运动,横向速度随振荡逐渐转化为纵向速度。观察其有趣的运动轨迹、频谱调制结构与空间辐射分布,发现电子横向初始位置对于电子运动、辐射强度与辐射分布均有较大影响。随着横向初始位置正向增大,电子运动方向迅速偏移z轴,横纵速度失去对称性。最大频谱幅值和最大辐射强度随着横向初始位置增大存在一个极大值,对应辐射方向方位角保持不变,同时极角渐大。结果表明,激光脉冲正中心并不是获得最大强度电子辐射的最佳位置,在x=0.085λ₀时可以取到最大辐射强度,对应极角大约为17°,方位角为0°。     

脉冲CO2激光烧蚀锡靶等离子体的数值研究

使用一维辐射流体力学程序MULTI模拟了脉冲CO2激光烧蚀平面锡靶的过程,研究了脉冲宽度、峰值功率密度、靶材初始密度对锡等离子体电子密度、电子温度的时空分布的影响,并结合统计分析得到最有利于产生13.5 nm 极紫外光的激光脉冲宽度。模拟结果表明,脉冲宽度为100~200 ns的长脉冲激光产生的等离子体有利于实现极紫外输出的最佳条件,通过分析等离子体的电子密度、电子温度的分布对这一结论进行了解释。临界电子密度区域有效吸收了脉冲能量,而低密度的羽辉对激光与极紫外辐射的吸收很少。采用长脉冲激光,使得辐射极紫外等离子体持续时间更长,是提高极紫外辐射效率的有效手段。同时模拟还发现,靶材初始密度对等离子体参数的影响不大。     

少周期激光脉冲与气体作用产生的离化电流和THz波辐射

本文通过理论和数值模拟,研究少周期激光脉冲电离气体原子产生的离化电流 以及相应的THz波辐射.研究表明,少周期激光脉冲离化气体后能产生较大的离化电流, 因而可以产生较强的THz辐射.不同的少周期激光脉冲相位导致电离出的 电子初始速度和电离起始时刻不同,从而产生的离化电流有所不同, 辐射的THz波随激光脉冲的相位成周期性变化.该理论得到一维PIC数值模拟的验证. 对于给定的激光脉冲相位,离化电流和THz辐射振幅并没有随入射激光振幅的增加而单调增加, 而是存在一些极值点.与均匀分布气体相比,当气体分布具有一定梯度时, 辐射表现相似的规律,但频谱会发生一定的变化.     

激光脉冲在各向异性散射介质内的瞬态热效应

本文考察了激光脉冲在吸收、发射、各向异性散射介质内引起的瞬态热效应。将激光脉冲辐射在介质内的传递过程分为两个子过程：发射－衰减－反射过程和吸收－散射过程。用光线踪迹法结合节点分析导出辐射传递系数和辐射源项,用控制容积法解瞬态能量方程。检验结果表明,本文的计算方法准确。在此基础上,考察了散射特性、初始温度对激光脉冲响应的影响。     

Spatial, temporal and spectral emission characteristics from electron oscillation driven by an intense circularly polarized few-cycle laser pulse

The spatial, temporal and spectral emission characteristics of radiation generated from electron oscillations driven by an intense circularly polarized few-cycle laser pulse have been investigated theoretically and numerically using a single electron model. For a femtosecond driving laser pulse with duration of one optical cycle, the maximal radiation emitted by the electron comprises only one electromagnetic pulse having durations much shorter than the optical cycle and belonging to the attosecond range. It is discovered that the influence of the initial phase on the process of full spatial characteristics of the radiation is apparent for intense few-cycle laser pulse. The characteristics can be used to measure the initial phase of intense circularly polarized few-cycle laser pulse in experiments.     

Die kinetischen Eigenschaften der Elektronen des anisothermen homogenen stationären Neon-Plasmas im Ionisierungsgradbereich von 10−9 bis 10−2

The time dependence of the spectral and spatial energy density of the fluorescence radiation of an atomic system generated by the resonance scattering of an intense laser pulse was calculated. Particularly the influence of the duration and the intensity of the incident laser pulse and of the atomic relaxation constants upon the fluorescence radiation has been studied.     

Thomson scattering from ultrashort and ultraintense laser pulses

The Thomson scattering in an ultraintense ( approximately 10(18) W cm(-2)) and ultrashort (20 fs) laser field is calculated that demonstrates different characteristics from those of the low-intensity field case. The electron trajectory no longer conforms to a figure-eight pattern, and the spectra demonstrate complex shifting and broadening to suggest that Thomson scattering can be used for characterizing pulsed lasers. The initial phase at the electron entrance of the field can critically affect the Thomson scattering, but its effect is weighted by the intensity profile of the field. As a result, the fourfold symmetry of the radiation pattern breaks down when the electron enters the field closer to the pulse peak. The relationship between the Thomson scattering and Compton scattering in the high field is analyzed.     

Spatial optimization of filaments

We demonstrate the spatial homogenization of intense laser pulses by adaptive minimization of spatial chirp of the spectrally broadened output pulses of a filament. A liquid-crystal-based two-dimensional spatial light modulator is used to control the spatial phase of the driver pulse. An evolutionary algorithm finds the optimal spatial laser phase distribution that introduces minimal distortions during filamentation and enhances the beam quality of the output pulse. A homogeneous intensity distribution favours efficient temporal compression close to the bandwidth limit without the need for spatial filtering after the filament. PACS 42.65.-k; 42.65.Re; 41.85.Ct     

周期量级激光脉冲作用下原子电离不对称性研究

应用不对称性参量对周期量级强激光脉冲下原子电离分布的反演不对称性进行了定量分析.采用非微扰的散射理论解析方法和三个激光模式模拟超短脉冲,研究不对称性参量随激光强度、包络位相和脉冲宽度的变化.计算表明,这种不对称性是随着波包的绝对位相以正弦形式变化而变化,其最大不对称程度依赖于脉冲强度和脉冲宽度.随着激光强度的提高,不对称性参量是先降低到最小值然后增加.对脉冲宽度相对长、有几个周期量级的高强度激光,其不对称性具有显著的特点.因此,提高脉冲强度有助于对包络绝对位相变化的观察.     

Control of parameters of micropinches formed in current-carrying plasma jet

The temporal evolution and spatial pattern of X-ray emission from a laser-induced vacuum discharge of moderate power has been investigated. It was found that micropinches in the initial stage of the cathode jet expansion into the vacuum ambient were formed. They generated a soft X-ray radiation and beams of accelerated electrons; therewith these phenomena occurred just when both amplitude of the discharge current and energy of the initiating laser pulse lied in the specified ranges of values. Parameters of the micropinch, namely, its position within the interelectrode gap and also, intensity of the X-ray radiation and beams of the accelerated electrons emitted from the micropinch are variable over a wide range of values through changes of energy of the laser pulse and/or amplitude of the discharge current.