激光尾流场的2.5维粒子模拟

 用2D3V PIC粒子模拟方法分析了超短脉冲超强激光在稀薄等离子体中激发尾流场的产生过程及电子在尾流场中的加速过程。“前向Raman散射”使得激光脉冲沿传播方向拉长，脉冲的尾部变陡，它导致静电场的相速度和饱和时超热电子的最大动能明显减小，也使得激发尾流场的最佳脉冲宽度变小。     

激光尾流场的2.5维粒子模拟

用2D3V PIC粒子模拟方法分析了超短脉冲超强激光在稀薄等离子体中激发尾流场的产生过程及电子在尾流场中的加速过程。“前向Raman散射”使得激光脉冲沿传播方向拉长,脉冲的尾部变陡,它导致静电场的相速度和饱和时超热电子的最大动能明显减小,也使得激发尾流场的最佳脉冲宽度变小。     

优化脉冲间距的多脉冲尾流加速PIC模拟

多脉冲激光尾波场加速电子方法中限制尾波场振幅的主要机理是“相位失谐”,起源于非线 性效应导致尾波波长随振幅的增长而变大,从而后续脉冲逐渐偏离加速相位. 借助2D3V PIC 模拟方法优化各脉冲之间的间距,使之等于前面脉冲激发的尾波波长,模拟结果表明激发了 更大振幅的尾波场,同时激发了更强的“前向Raman散射”,它在限制尾波场进一步增长的 过程发挥了重要作用. 关键词： 多脉冲激光尾波加速 有质动力 相位失谐 前向Raman散射     

三角激光脉冲尾波加速粒子模拟

电子俘获是激光尾波场加速电子的主要机理，增大电子的初速度可以使更多的电子被尾波场俘获.提出三角脉冲激发尾波加速电子的方案，三角脉冲平缓上升沿激发受激Raman散射，用以初步加速电子，三角脉冲陡峭下降沿激发尾波场，将更多的电子加速到接近光速.2D3V粒子模拟结果证实了这一点.同时表明：脉冲长度为几个等离子体波长的超强激光在稀薄等离子体中传播时，还激发侧向Raman散射.在侧向受激Raman散射中，静电波增长最快的波矢模式为k_p=(2ω_p/ω₀ 关键词： 有质动力 电子俘获 前向受激Raman散射 侧向受激Raman散射     

船舰尾流前向散射的缪勒矩阵特性研究

从米氏散射理论出发,利用单次散射理论模型研究了船舰尾流前向散射缪勒矩阵(FSMMBSW)的分布模式,以及矩阵元与气泡数密度、气泡半径之间的关系.研究表明,气泡米氏散射缪勒矩阵元m2和m4在前向90°存在较大振荡,且振荡幅度随半径增大而增大;气泡幕前向散射缪勒矩阵元M11和M44无方位变化,有方位变化的矩阵元随方位角正弦...     

模拟气泡幕激光近轴前向散射照度分布

从Mie散射理论出发,利用单气泡散射理论模型研究了激光前向散射特性以及激光前向散射光轴周围激光照度分布状态。选用波长为632.8 nm的激光,在不同介质和不同压强下测量并分析了气泡幕的散射光照度。研究表明,激光前向散射光主要分布在离光轴0.588的范围内,其沿激光光轴呈轴对称分布,并且沿光轴方向截面分布为高斯分布;在考虑水体自身散射时,0.006 MPa、0.008 MPa和0.010 MPa下,各个散射角被散射掉的光大概占激光前向散射照度的35%、45%和55%,可得到无论考虑水体自身散射与否,激光前向散射光与压强皆成反比。     

超短电子脉冲在聚焦强激光场中的三维有质动力散射

采用三维测试粒子模拟(test-padicle simulation)的方法，研究了聚焦的飞秒脉冲强激光与超短电子束进行有质动力的散射过程.详细讨论了超短电子束经过不同激光延迟下有质动力散射的空间分布特征和能谱特征.提出了通过测量电子束的空间分布和能谱分布实现对超短脉冲电子束的脉冲宽度测量的方法. 关键词： 有质动力散射 聚焦的飞激光 飞秒电子束     

激光脉冲宽度对远距离尾流气泡后向检测的影响

为了分析激光脉冲宽度对远距离尾流气泡后向检测的影响,基于Fournier Forand体积散射函数,通过Monte Carlo方法建立了水中激光脉冲后向散射信号时域特征的分析模型.利用该模型研究了初始激光脉冲宽度不同时,水中远距离舰船尾流气泡的激光脉冲后向散射信号变化情况.结果表明:随着初始激光脉冲宽度的增加,后向散射...     

激光脉冲宽度对远距离尾流气泡后向检测的影响

为了分析激光脉冲宽度对远距离尾流气泡后向检测的影响,基于Fournier Forand体积散射函数,通过Monte Carlo方法建立了水中激光脉冲后向散射信号时域特征的分析模型.利用该模型研究了初始激光脉冲宽度不同时,水中远距离舰船尾流气泡的激光脉冲后向散射信号变化情况.结果表明:随着初始激光脉冲宽度的增加,后向散射信号中水体散射信号与尾流气泡回波信号的轮廓变得模糊|当脉冲宽度增大到一定程度时,无法从后向散射信号中辨别出回波信号|并且,随着尾流区气泡散射强度的减小以及气泡区与检测器之间距离的减短,这种变化趋势变得更加明显.基于仿真结果,提出一种基于逆卷积运算的尾流气泡回波信号提取方法.     

舰船尾流激光后向散射特性研究

根据尾流气泡群的密度随深度和时间的变化规律以及尾流气泡的浮升运动规律,建立了一种尾流气泡分布模型。基于单个气泡的米氏散射理论,利用多层介质蒙特卡罗模拟方法,对I,IA,IB类海水下的尾流气泡激光后向散射特性进行了模拟。对激光发射深度分别位于海面以下20m和30m处,综合考虑浮游植物影响的散射结果进行了分析。结果表明,沿尾流纵向,由尾流远区到舰船尾流中心区的激光后向散射逐渐增强;海水中浮游植物对后向散射光有显著影响。同时也证明了可利用尾流气泡群的激光后向散射做为鱼雷的引信。     

激光尾波场横向波破的粒子模拟

用粒子模拟方法，研究激光脉冲的横向宽度有限时对产生激光尾波场和电子加热的影响. 在 纵向和横向有质动力的作用下，电子密度的空间分布形成“马蹄型”的低密度区，这些低密 度区好像运动的透镜，使长脉冲激光自聚焦，而且随着激光的传播，“马蹄型”的曲率越来 越大，直到产生横向波破. 横向波破一方面使得波破时静电场极值远小于波破极限，另一方 面将更多的电子推入加速相位，静电场“俘获”的电子数目大大增加，但最大电子动能明显 减小. 关键词： 尾波场 有质动力 电子俘获 横向波破     

尾波场中传播的激光脉冲的频率漂移

一个超短超强激光脉冲在另一个超短脉冲激发的尾波场中传播时，如果这两个脉冲之间距离合适，第二个脉冲前半部分经历的电子密度比后半部分高，其后部群速度高于前部，脉冲将被压缩，频率向高频方向移动.用PIC粒子模拟证实了这一点，模拟得到的频移与理论结果吻合.另外，非线性效应使得最有效频移对应的脉冲之间的间距比线性理论估计值大. 关键词： 频移 有质动力 电子俘获     

激光等离子体受激Raman散射光谱的时间分辨测量

采用光学多道谱仪和光学条纹相机耦合,组成时间分辨的Raman散射光谱测量系统,可实现0.5nm的光谱分辨和好于10ps的时间分辨。采用该测量系统,在神光Ⅱ装置上开展了脉宽1ns、波长351nm的激光与两种不同尺寸柱腔靶相互作用的物理实验,获得了时间分辨的SRS光谱实验结果。研究表明,SRS光谱在时间上相对于入射激光有一定的延迟,腔靶尺寸减小时,延迟时间随之减小。通过长、短波截止波长分析电子密度方法,计算得出了Ⅰ型和Ⅱ型腔靶SRS散射光最短波长光谱发生的密度区分别为0.069nc和0.027nc。     

Excitation of wake-field waves in plasma by a microtron beam

The experimental study of excitation of wake-field waves in plasma by a sequence of electron bunches of a microtron beam has been carried out. Results of measurement of the spectrum of electrons after their passage through plasma confirm the effect of adding of waves from a sequence of about 100 bunches which leads to the increase in the amplitude from 1 V/cm up to 100 V/cm.     

Electron injection in laser wake-field acceleration by using near critical layers

A method for enhancing trapped electrons in the laser wake-field acceleration in dilute plasma is proposed. In this method, a thin layer with near critical density is placed in front of the dilute plasma. Upon interaction of this layer with a short and high power laser pulse, a relatively large number of layer electrons are injected in dilute plasma. Some of these electrons are trapped in the wake-field of transmitted laser pulse. Particle in cell simulation is used to demonstrate this method. Simulations showed that in addition to increasing the number of trapped electrons, this mechanism also reduces the energy broadening.     

Generation of ultra-intense ion beams by a short-pulse laser

This paper summarizes briefly the main experimental and numerical results of the IPPLM team studies on the generation of ultra-intense ion beams by a short (≤1?ps) laser pulse. Basic laser-driven ion acceleration schemes capable of generating such ion beams are described including the target normal sheath acceleration (TNSA) scheme, the skin-layer ponderomotive acceleration (SLPA) scheme and the laser-induced cavity pressure acceleration (LICPA) scheme. It is shown that an efficient way for achieving high ion beam intensities and fluencies lies in using a short-wavelength laser driver of circular light polarization. In such a case, SLPA clearly dominates over TNSA, and dense and compact ion bunch is generated with high energetic efficiency. The LICPA scheme operating in the photon (radiation) pressure regime can be even more efficient than SLPA. As it is demonstrated by particle-in-cell simulations, the LICPA accelerator with a picosecond, circularly polarized laser driver of intensity ～ 10²¹_?W/cm² can produce sub-picosecond light ion beams of intensity ～ 10²²?W/cm² and fluence?>?1?GJ/cm² with the energetic efficiency of tens of percent. Laser-driven ion beams of such extreme parameters could open up new research areas in high-energy-density science, inertial fusion or nuclear physics.