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相似文献
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1.
吴坚强 《强激光与粒子束》2004,16(11):1463-1467
 利用自洽线性场理论,导出了薄环形相对论电子注通过填充等离子体的介质同轴波导中的注波互作用色散方程,得到了注波互作用产生切伦科夫辐射的同步条件和波增长率。分析了填充等离子体后的波与电子注之间的能量交换及等离子体密度对色散特性、波增长率和注波能量交换的影响。分析结果表明:切伦科夫辐射是由沿介质同轴波导传播的慢波与沿薄环形相对论电子注传播的负能空间电荷波耦合所致,且其耦合强度与电子注的密度成正比;输出频率和波增长率随着填充等离子体密度的增大而提高;保持一定的输出频率,增大电子注的束流可得到高的微波输出功率。  相似文献   

2.
薄环形等离子体介质切伦柯夫脉塞   总被引:1,自引:1,他引:0       下载免费PDF全文
 理论分析了无限大引导磁场情况下的薄环形等离子体介质切伦柯夫脉塞。得出了通入相对论电子注时行列式形式的热腔色散方程,并求出了波增长率。针对不同等离子体密度下,对色散方程以及波增长率进行数值计算和模拟验证。研究发现与电子注作用的主要模式为低频等离子体模式中的前两个模式,随着等离子体密度的升高,脉塞中心工作频率升高、增益变大、带宽明显变宽,由模拟结果可以看出:等离子体频率为4.5×1019 m-3时对应着最大的输出功率为80 MW,效率为19.75%,频率为15.55 GHz,继续增大等离子体密度虽然可以使输出频率进一步提高,但是同时会使输出功率迅速下降。  相似文献   

3.
吴坚强  刘盛纲 《物理学报》1997,46(10):1946-1952
提出了一种新的注波互作用慢波系统——在部分填充介质的波导中放置一等离子体柱.利用线性自洽场理论,对这一新慢波系统中的相对论电子注与波的互作用进行了分析.具体针对薄环形相对论电子注包围等离子体柱和在等离子体柱内穿过慢波系统这两种情况,分别导出了决定注波互作用的色散方程.并对色散方程直接进行了数值求解,求得了系统的截止频率、工作频率和波增长率等.讨论了等离子体柱等有关参数对它们的影响. 关键词:  相似文献   

4.
 利用自洽线性场理论,普遍讨论了电子在扰动场作用下的三维扰动,进而分别对薄环形相对论电子注和实心相对论电子注在填充等离子体的介质筒慢波波导中激励的契伦柯夫辐射进行了详细的分析,导出了其色散方程和波增长率。分析表明注波互作用是由于慢波系统中的波导模与电子注模耦合所致,填充等离子体后能大大提高注波互作用效率,并详细计算和分析了等离子体密度和电子注半径对波增长率的影响。  相似文献   

5.
袁学松  鄢扬  刘盛纲 《物理学报》2011,60(1):14102-014102
采用等效媒质处理方法来研究有限引导磁场下沿纵向运动的相对论环形电子注.首先建立运动坐标系以电子注纵向速度匀速运动,在运动坐标系中电子注可以被考虑成静止的磁化等离子体,再通过四维空间的洛伦兹变换得到电子注在静止的实验室坐标系下可以被等效为双各向异性媒质,其不仅具有张量形式的电导率和磁导率,还具有手征特性.在此基础上同时考虑了由于电子注表面波动所引起的表面电流密度.采用该方法研究了有限引导磁场下圆柱波导中沿纵向运动的相对论环形电子注,推导出该模型的色散方程,并进行了数值计算.计算结果表明该研究方法能够得到更准 关键词: 相对论环形电子注 磁化等离子体 色散特性  相似文献   

6.
王斌  唐昌建  刘濮鲲 《物理学报》2006,55(11):5953-5958
对入射等离子体的相对论电子注(REB)在离子通道中可能产生切连科夫(Cherenkov)辐射的问题进行了论证与研究.利用线性理论分析了离子背景下的注-波互作用关系,导出了系统的色散方程与同步辐射条件.结果表明,系统的电磁不稳定性是由离子通道中TM模与电子注模通过电子注耦合所致,其微观机理是离子对电子注的聚焦.对处于运动等离子体状态下的离子-注系统进行了严格地理论分析,获得了通道内辐射波的频偏与波增长率公式,并通过数值模拟计算讨论了系统有关参数对它们的影响. 关键词: 离子通道 等离子体 切连科夫辐射  相似文献   

7.
将电子注视为等离子体柱,从填充等离子体柱的谐振腔的物理模型出发,推导了圆柱腔填充中心电子注时TM0m0模式的特征方程,并重点分析了填充电子注的圆柱腔中TM010模式和TM020模式的谐振频率和电磁场分布随等离子频率的变化情况。研究结果表明,随着电子注的等离子体频率不断增大,谐振频率也不断增大,谐振腔内电场和磁场的分布也随之发生改变。当电子注的等离子体频率超过谐振腔的谐振频率时,谐振腔内的电磁场分布将发生很大的变化,出现了电子注内外电场方向相反和趋肤效应等现象。  相似文献   

8.
相对论返波管注-波作用不稳定区的研究   总被引:1,自引:1,他引:1       下载免费PDF全文
 以环形电子注驱动的、正弦型周期慢波结构的相对论返波管(RBWO)为模型,理论推导出RBWO慢波结构的色散方程,画出了不包括和包括电子注的色散曲线,然后采用在复平面上绘制等高线图进行逼近的方法对注-波作用不稳定区工作频率的实部和虚部进行了求解,绘出了完整的包括电子注的慢波结构色散关系曲线,并估算了微波的时间增长率和能量转换效率。研究得出:当a(电子注电流参数)较大时,电磁波与慢电荷波的相互作用是不稳定的;而在a较小时,注-波相互作用具有明显的三波作用的特点;微波增长是通过注-波不稳定作用引起的;随着a的增大,微波时间增长率先增大后减小,在a为0.02时有最大值1.37,此时的能量转换效率为19%;增大电子注半径或慢波结构的波纹深度都可以增强注-波不稳定作用。  相似文献   

9.
王彬  谢文楷 《物理学报》2007,56(12):7138-7146
利用磁化等离子体介电张量和纵向场分量法对任意大小轴向磁场中等离子体填充耦合腔慢波结构进行场分析,得到磁化等离子体填充电子注通道电磁波场分量的轴对称精确解.在此基础上,建立耦合腔分区模型、采用场匹配方法建立色散方程,并数值计算得出不同等离子体密度及磁场下的耦合腔色散曲线.对不同密度等离子体填充情况下的耦合腔色散特性、混合模式的形成机理以及等离子体空间电荷波进行了分析讨论. 关键词: 耦合腔慢波结构 等离子体 混合模式 色散特性  相似文献   

10.
未磁化等离子体介质切连科夫脉塞的线性理论   总被引:1,自引:0,他引:1       下载免费PDF全文
利用线性自洽场理论,讨论了电子在扰动场作用下的三维扰动.在此基础上,对常用的薄环形相对论电子环束在填充未磁化等离子体的介质筒慢波波导中激励的切连科夫辐射进行了详细的分析,导出了此电子环束与慢波系统中任意波导模互作用的色散方程和波增长率,并对其进行了详细的分析和讨论.分析表明切连科夫辐射是由其波导模与电子注模耦合所致.最后详细计算和分析了等离子体密度对色散特性和波增长率的影响 关键词:  相似文献   

11.
Generation of the terahertz (THz) radiation based on the beating of two cross‐focused high intensity Gaussian laser beams in a warm rippled density plasma is numerically investigated, taking into account the ponderomotive force, Ohmic heating, and collisional nonlinearities. The beat ponderomotive force as a result of cross‐focusing of beams induces a vertical velocity component that by coupling with the rippled density gives rise to a nonlinear current deriving THz radiation. The effect of laser beams spot size evolution and plasma parameters on the THz generation is studied. It was found that there exist special electron temperature and laser intensity ranges with “turning points” where the generation of THz radiation reaches its maximum value and outside of these ranges, it disappears. The results also indicated that increasing the background electron density as well as taking into account the collision frequency help THz generation. Moreover, the maximum yield of THz radiation occurs when the beat wave frequency approaches the plasma frequency.  相似文献   

12.
朱卫卫  张秋菊  张延惠  焦扬 《物理学报》2015,64(12):124104-124104
采用单电子模型和经典辐射理论分别对低能和高能电子在线偏振激光驻波场中的运动和辐射过程进行了研究. 结果表明: 垂直于激光电场方向入射的低速电子在激光驻波场中随着光强的增大, 逐渐从一维近周期运动演变为二维折叠运动, 并产生强的微米量级波长的太赫兹辐射; 高能电子垂直或者平行于激光电场方向入射到激光驻波场中, 都会产生波长在几个纳米的高频辐射; 低能电子与激光驻波场作用中, 激光强度影响着电子的运动形式、辐射频率以及辐射强度; 高能电子入射时, 激光强度影响了电子高频辐射的强度, 电子初始能量影响着辐射的频率; 电子能量越高, 产生的辐射频率越大. 研究表明可以由激光加速电子的方式得到不同能量的电子束, 并利用电子束在激光驻波场的辐射使之成为太赫兹和X射线波段的小型辐射源. 研究结果可以为实验研究和利用激光驻波场中的电子辐射提供依据.  相似文献   

13.
Compressing high-power laser beams in plasmas via generation of a coherent cascade of electromagnetic sidebands is described. The technique requires two copropagating beams detuned by a near-resonant frequency Omega approximately < omega(p). The ponderomotive force of the laser beat wave drives an electron plasma wave which modifies the refractive index of plasma so as to produce a periodic phase modulation of the laser field with the beat period tau(b) = 2pi/Omega. A train of chirped laser beat notes (each of duration tau(b)) is thus created. The group velocity dispersion of radiation in plasma can then compress each beat note to a few-laser-cycle duration. As a result, a train of sharp electromagnetic spikes separated in time by tau(b) is formed. Depending on the plasma and laser parameters, chirping and compression can be implemented either concurrently in the same plasma or sequentially in different plasmas.  相似文献   

14.
Cross-focusing of two copropagating laser beams in a plasma is investigated using paraxial ray theory. If the lasers have a frequency difference equal to the electron plasma frequency, they can drive a large amplitude plasma wave. The ponderomotive force due to the plasma wave forces the plasma electrons outwards thereby generating a parabolic density profile giving rise to cross-focusing. The results show a decrease in threshold for focusing by two orders of magnitude as compared to focusing due to the ponderomotive force of the laser beams.  相似文献   

15.
 粒子模拟了电子碰撞空气产生的等离子体对同轴慢波结构高功率微波器件的影响,并且在充空气条件下对器件结构参数进行了进一步优化。模拟表明,气压越高,产生的二极管电流越大,二极管电压越低,频率越低。等离子体离子对电子束的空间电荷中和及等离子体电子对微波的能量吸收共同影响输出微波功率的大小。在一定的气压范围内,提高气压能够提高输出功率,此时等离子体离子对电子束的空间电荷中和起主导作用。气压高于一定值时,所产生的等离子体电子强烈吸收微波,输出功率迅速下降,甚至引起脉冲缩短。此外,由于等离子体的存在,器件最佳相互作用区长度以及最优端面反射系数均有可能发生改变。最后还对慢波结构周期数以及漂移段长度等进行了研究,优化的器件内、外导体周期数为11和8.5,慢波结构前端以及内外慢波结构末端分别接4, 17和2 mm的漂移段,在气压4 Pa下获得了1.64 GW的输出功率,效率39%。  相似文献   

16.
The production of monoenergetic electron beams by two copropagating ultrashort laser pulses is investigated both by experiment and using particle-in-cell simulations. By proper timing between guiding and driver pulses, a high-amplitude plasma wave is generated and sustained for longer than is possible with either of the laser pulses individually, due to plasma waveguiding of the driver by the guiding pulse. The growth of the plasma wave is inferred by the measurement of monoenergetic electron beams with low divergence that are not measured by using either of the pulses individually. This scheme can be easily implemented and may allow more control of the interaction than is available to the single pulse scheme.  相似文献   

17.
苏振鹏  郑惠南 《中国物理快报》2008,25(12):4493-4496
We construct a realistic model to evaluate the chorus wave-particle interaction in the outer radiation belt L = 4.5. This model incorporates a plasmatrough number density model, a field-aligned density model and a realistic wave power and frequency model. We solve the 2D bounce-averaged momentum-pitch-angle Fokker-Planck equation and show that the Whistler-mode chorus can be effective in the acceleration of electrons, and enhance the phase space density for energies of -1 MeV by a factor from 10 to 10^3 in about two days, consistent with the observation. We also demonstrate that ignorance of the electron number density variation along field line and magnetic local time in the previous work yields an overestimate of energetic electron phase space density by a factor 5-10 at large pitch-angle after two days, suggesting that a realistic plasma density model is very important to evaluate the evolution of energetic electrons in the outer radiation belt.  相似文献   

18.
非磁化等离子体填充的相对论返波管的粒子模拟   总被引:4,自引:3,他引:1       下载免费PDF全文
 对非磁化等离子体填充的相对论返波管进行了粒子模拟分析,结果表明在一定的等离子密度范围内,观察到电子注的良好传输,得到了高功率电磁波输出。等离子体密度变化过程中,输出存在有峰值功率点。通过粒子模拟清晰地观察到注、等离子体及波相互作用的物理过程,并且模拟结果解释了部分实验现象。  相似文献   

19.
Significant enhancement of emittance and an increase of the total charge of femtosecond electron beams produced by a 12 TW, 40 fs laser pulse, tightly focused in a He gas jet, are observed after applying a static magnetic field, B> or =0.2 T, directed along the axis of laser pulse propagation. The effect appears when plasma produced by a laser prepulse becomes magnetized in the vicinity of the focus point: the electron Larmor frequency exceeds the collisional frequency, while periphery of the plasma remains unmagnetized. The entailed change in the shape of the plasma suppresses the diffraction of the main laser pulse that results in a much higher charge of electrons self-injected during the longitudinal wave breaking of the laser wake as well as the excellent stability of the beams.  相似文献   

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