极强激光场驱动超亮伽马辐射和正负电子对产生的研究进展

高功率超短超强激光脉冲的诞生开启了相对论非线性光学、高强场物理、新型激光聚变、实验室天体物理等前沿领域.近年来,随着数拍瓦级乃至更高峰值功率激光装置的建成,超强激光与等离子体相互作用进入到一个全新的高强场范畴.这种极强激光场与等离子体相互作用蕴含着丰富的物理过程,除了经典的波与粒子作用、相对论效应、有质动力效应等非线性物理过程外,量子电动力学(QED)效应变得格外重要,例如辐射阻尼效应、正负电子对产生、强伽马射线辐射、QED级联、真空极化等.本文主要介绍我们近年来在极端强激光场与等离子体相互作用中激发的QED效应以及伴随的超亮强伽马射线辐射和稠密正负电子对产生等方面的研究进展.     

分层流体中移动动量源生成准二维偶极子涡街特性实验

采用水平移动射流方法模拟移动动量源,实验研究了该移动动量源在密度分层流体中生成准二维偶极子涡街的机理,分析了偶极子涡街的演化特性. 在系列实验基础上,获得了移动动量源在密度分层流体中能够演化为偶极子涡街的(Re,Fr)组合条件. 对不同的Re取值,获得了偶极子涡街无因次形成时间及其无因次涡街平均波长倒数与Fr之间的相关关系,表明它们不依赖于Re数,而与Fr近似为幂指数关系. 关键词： 分层流体 移动动量源 偶极子涡街 涡街形成时间     

FEL振荡器的短脉冲和三维效应

利用自编的ＦＥＬＯＳ程序，考察了自由电子激光振荡器的短脉冲效应和三维效应，看到了光束团的亮斑化过程。除了初始阶段的Ｌｅｔｈａｒｇｙ效应外，亮斑的移动速度大于光速。而三维效应则部分减弱了电子束的群聚，模糊了超辐射所带来的亮斑束周期结构，形成了几乎单一的亚皮秒主亮斑。应当指出，这为ＦＥＬ的应用提供了新的可能。     

束流输运理论的新表述

通过表象变换，导出了由Ｔｗｉｓｓ参数描写的量子力学相空间分布函数ｐ＿ｓ（ｐ、ｑ、ｔ），它可用于处理束流输运理论。由于它解自Ｓｃｈｒｏｄｉｎｇｅｒ方程，因而对非线性力束流输运问题又提供了一条新途径，对光束传输来讲，也为几何高斯光学引进衍射修正提供了可能。     

角锥棱镜的直角面面形问题

从一个侧面论述了角锥棱镜直角面面形误差所导致的出射波面像差及两面直角误差之间的定量关系 ,因而可以分别从后两者的精度要求提出对面形误差的要求。对于高精度的角锥棱镜 ,直角面面形问题应如同两面直角误差一样受到重视和关注     

BOUND POLARONS IN ASYMMETRIC QUANTUM WELLS IN AN ELECTRIC FIELD

We have proposed the Hamiltonian of a polaron bound to a donor impurity in semiconductor quantum wells (QWs) in the presence of an electric field. The couplings of an electron with the confined bulk like longitudinal optical (L₀) phonons, halfspace L₀ phonons and interface phonons are considered. In particular, the interaction of the impurity with the various phonon modes is also included. We have calculated the ionization energy of a bound polaron in Al_xl Ga_1-xl As/GaAs/Al_xr Ga_1-xr As asymmetric and symmetric QWs. Results are obtained as a function of the barrier height (or equivalently of Al concentration x),the well width, the electric field intensities and the position of impurity in the QWs. Our numerical calculations show clearly that the interaction between the impurity and the phonon field plays an important role in screening the Coulomb interaction. It is shown that for at hin well (＜12nm), the cumulative effects of the electronphonon coupling and the impurityphonon coupling can contribute appreciably to the donor ionization energy and polarizability.     

HT-7U超导托卡马克装置极向场线圈的等效弹性常数及其残余刚度

HT－7装置的超导极向场线圈由导管，超导材料和绝缘体组合而成，具有复杂的正交各向异性的性质。本文从微观力学的观点出发，将极向场线圈整体作为一种复合材料来考虑，采用微观力学的复合律和损伤力学的细观损伤模型，求出了极向场线圈的等效弹性常数和残余刚度；并且，残余刚度的计算结果已得到了实验验证。这些材料特性已被用于有限元分析的输入数据。     

部分相干光与相干光在湍流中的传输特性实验研究

相干光经湍流传输引起光强闪烁效应,理论研究表明利用部分相干光可降低该影响,而相关的实验验证鲜有报道。利用水介质的对流湍流池模拟产生了Rytov方差为0.04~0.16的湍流,进行了弱起伏区湍流中部分相干光及相干光的传输实验,由接收光强计算出其光强闪烁指数随湍流Rytov方差的变化关系。实验结果表明:随着湍流强度的增加,部分相干光与相干光的闪烁效应均增强,但部分相干光的闪烁指数小于相干光。将实验数据与Andrews等人建立的闪烁指数理论模型进行比较,得出了较为一致的结论。     

远红外波导FEL振荡器的数值模拟

利用ＦＥＬＯ８程序对远红外ＦＥＬ振荡器进行数值模拟，验证了２００ｐｍＦＥＬ的可行性，得到初始小讯号增益２５％，±１１０ｐｓ范围内的电子束时间间隔晃动对激光功率和小讯号增益影响不显著。     

电子束相空间分布效应的三维计算

在386微机上建立了长脉冲单模的三维放大器数值模拟程序3DFEL,每个单程只需20分钟。模拟计算得出:(1)发射度对输出功率的影响几乎是指数式的。(2)电子相空间形状(相同发射度)对输出功率的重大影响主要表现为两方面:(a)不同相空间形状,等效能散度是不同的,(b)电子束包络和光场包络匹配关系。(3)非理想入射(偏入射和斜入射)超出一定范围之后将引起输出功率的指数下降。