掺杂超晶格与超相对论粒子同步辐射的稳定性

指出了对周期介质加上周期变化的电场,可望获得时空周期变化的周期场;在这种场中运动的带电粒子表现出人们预期的行为。讨论了超相对论情况下带电粒子的同步辐射,并以掺杂超晶格为例进行具体分析。在经典力学框架内和偶极近似下,把粒子的相位运动方程化为广义摆方程;讨论了带电粒子的同步辐射能量和系统的稳定性。结果表明,适当选择系统参数就可以保证系统的稳定性,如果选择势阱深度为1eV,周期为100nm,相对论因子为10^4时,电子的辐射频率可达1．25×10^20HZ,辐射进入X-能区。     

晶体摆动场辐射与共振线附近的动力学行为

在人们寻找新光源,特别是短波长激光光源的探索中弯晶起到了十分重要的作用,参数X-射线辐射射和晶体摆动场辐射引起了人们极大注意。为了成功获得参数X-射线辐射和晶体摆动场辐射,系统必须是稳定的。分析了晶体弯曲、辐射衰减、晶格热振动、电子多重散射和相互作用的非线性等因素对系统稳定性的影响。在经典力学框架内和小振幅近似下,把粒子运动方程化为了具有阻尼项、受迫项和固定力矩的广义摆方程。用摄动法讨论系统在1/2和1/3超共振附近的运动行为,发现了共振曲线的后弯和跳跃现象。临界条件的分析表明,系统的稳定性与它的参数有关,适当调节系统参数,就可以保证系统是稳定的。     

平均法与晶体摆动场辐射的次共振行为

试图用传统方法把自由电子激光推向更短波长在技术上遇到了严重挑战.利用晶体摆动场辐射作为短波长相干光源引起了人们的广泛注意.利用Lindhard势,在经典力学框架内把粒子运动方程化为广义Duffing方程,利用平均法分析了粒子在次共振附近的运动行为;并对系统的跳跃现象和临界特征进行了讨论.结果表明,系统的稳定性与其参数有关,只需适当调节这些参数,稳定性就可以在原则上得到保证.     

超晶格中带电粒子的相干电磁辐射

指出了对周期介质加上周期变化的电场,可望获得时空周期变化的周期场;在这种场中运动的带电粒子表现出了人们预期的行为.对这种情况下的电磁辐射进行了讨论,并以掺杂超晶格为例进行具体分析.首先,在经典力学框架内和偶极近似下,把粒子的纵向运动方程化为广义摆方程;在小振幅近似下,把无扰动系统的摆方程进一步化为Duffing方程.用Jacobian椭圆函数和第一类椭圆积分严格地给出了粒子运动轨道和它的运动周期;讨论了粒子的辐射能量和辐射强度.结果表明,当超晶格的势阱深度为1 eV,为λp=100 nm,γ=104时,电子的辐射频率为8.85×1019,位于x-能区.     

Cl掺杂对n-Cu2O的光电性能的影响

试图用传统方法把自由电子激光推向更短波长在技术上遇到了严重挑战。利用晶体摆动场辐射作为短波长相干光源引起了人们的广泛注意。利用Lindhard势, 在经典力学框架内把粒子运动方程化为广义Duffing方程, 利用平均法分析了粒子在次共振附近的运动行为; 并对系统的跳跃现象和临界特征进行了讨论。结果表明, 系统的稳定性与其参数有关, 只需适当调节这些参数, 稳定性就可以在原则上得到保证。     

掺杂超晶格中带电粒子周期轨道的分叉现象

在经典力学框架内,导出了粒子在周期外场中运动的一般方程,并在阻尼情况下,利用Melnikov方法讨论了系统的分叉现象及临界行为。结果表明,系统的临界条件与其参数有关,适当调节这些参数,就可望输出强度大、稳定性好的高次谐波辐射。     

Mathieu方程的不稳定区及其晶体摆动场辐射的稳定性

从势和场的观点出发,在经典力学框架内和线性近似下,把粒子的运动方程化为Mathieu方程。利用多尺度方法求出了系统的周期解以及相应的过渡曲线,并讨论了系统的稳定性。结果表明,系统的稳定性与弯晶曲率有关,曲率越大稳定性越差。这就是说,试图利用晶体摆动场辐射作为短波长相干光源时,系统稳定性必须充分考虑。     

超晶格量子阱沟道辐射的频率特征

预言了超晶格量子阱的沟道效应和沟道辐射,引入正弦平方势描述超晶格量子阱沟道粒子的运动行为,并在经典力学框架内,把粒子的运动方程化为摆方程.用Jacobian椭圆函数和椭圆积分解析地给出了系统的解和粒子运动周期,导出了量子阱沟道辐射能量与辐射谱的轨道特征.结果表明,对于能量为100MeV左右的电子,辐射能量可达keV量级(X-能区).指出了用量子阱沟道辐射作为X-激光或γ-激光的可能性.     

正弦平方势与晶体摆动场辐射的非线性特征

在经典力学框架内和偶极近似下,引入正弦平方势讨论了系统非线性对摆动场辐射的影响。首先,把粒子在弯晶中的运动方程化为具有周期外力作用的摆方程,用Jacobian椭圆函数和椭圆积分解析地描述了粒子运动行为;用多尺度度法和三角函数的广义Bessel展开,找到了受迫摆方程的近似解。而后,在超相对论情况下讨论了系统的瞬时辐射强度和平均辐射强度,并对两种辐射的强度比进行了讨论。结果表明,摆动场辐射强度与摆动场振幅平方成正比,振幅越大摆动场辐射强度越强。     

超强激光驱动薄膜靶谐波辐射的模拟研究

为了研究超强激光与薄膜靶相互作用在入射光反射方向引起的高次谐波辐射,基于在入射激光的透射方向,相干同步辐射机制会导致高次谐波的产生,采用粒子模拟方法研究了超强激光驱动固体密度薄膜靶（即高密度薄膜靶）高次谐波辐射在入射激光透射和反射方向的空间分布。结果表明,当靶厚小于激光趋肤深度、靶等离子体密度远大于临界密度（800N_c）时,在透射方向,相干同步辐射机制会导致高次谐波辐射,同时在反射方向,存在相对论镜面振荡机制驱动的谐波场辐射,证明了在超强激光-薄膜靶相互作用过程中两种谐波会产生共存机制;讨论了在两种产生机制下,靶厚度对谐波辐射阶次的影响,发现靶厚度超过200nm,透射方向谐波阶次达到65阶以上。该研究对深入理解超强激光-薄膜靶驱动高次谐波的产生及阿秒X射线光源的未来发展具有一定的理论意义。     

Non-relativistic particle higher-order harmonic radiation based short-wavelength laser and the operation stability

Under classical mechanics,the general equation of particle motion in the periodic field is derived.In the dampless case,the existence possibility of the higher-order harmonic radiation is explored by using Bessel function expansion of a generalized trigonometrical function and the multi-scale method.In the damping case,the critical properties and a chaotic behavior are discussed by the Melnikov method.The results show that the use of a higher-order harmonic radiation of non-relativistic particles as a short-wavelength laser source is perfectly possible,and the system critical condition is related to its parameters.only by adjusting parameters suitablely,the stable higher-order harmonic radiation with bigger intensity can be obtained.     

正弦平方势与形变超晶格系统的混沌行为

假设超晶格“折沟道”对粒子的作用等效为形状相似的周期调制,利用正弦平方势把粒子运动方程化为具有阻尼力和周期调制的非线性微分方程．利用Melnikov方法分析了系统的全局分叉和它的混沌行为．指出了超晶格沟道效应的无规现象与系统混沌的相关性．     

混合激励与应变超晶格系统沟道运动的临界特征

从势和场的观点出发讨论了带电粒子在应变超晶格中的运动行为.在经典力学框架内和偶极近似下,引入正弦平方势,把粒子运动方程化为具有阻尼项和混合激励项的广义摆方程.利用Melnikov方法讨论了系统的临界性质与混沌行为.结果表明,系统的混沌行为与它的参数有关,适当调节参数,就可以原则上保证系统的稳定性.     

基于电子的晶体摆动场辐射及其稳定性

在经典力学框架内和偶极近似下,引入正弦平方势,把粒子运动方程化为了具有阻尼项和受迫项的摆方程.用Hamiltonian原理和相平面方法讨论了系统的稳定性,并对系统的退道系数、退道长度进行了分析.结果表明,电子和正电子面沟道辐射除了能量适用范围不同外,二者非常类似.它们都可以利用声学方法、机械方法或梯度掺杂法等方法将晶体周期弯曲,而且可以利用现有的加速器提供所需要的粒子束.     

运动阻尼对晶体摆动场辐射稳定性的影响

从势和场的观点出发,考虑电子多重散射和晶格热振动的影响,在经典力学框架内,把粒子的运动方程化为广义摆方程;在线性近似下,把摆方程化为带有阻尼项的Mathieu方程。用变形参数方法求出了Mathieu方程的过渡曲线,讨论系统阻尼对稳定性的影响。结果表明,系统的稳定性与阻尼有关,阻尼越大稳定性越好。为晶体摆动场辐射的获得提供了较为宽松的物理条件。     

超晶格量子阱异宿轨道的混沌行为

在经典力学框架内和小振幅近似下,把超晶格量子阱的粒子运动方程化为了具有阻尼项、受迫项的广义Duffing方程,并用Jacobian椭圆函数和第一类椭圆积分解析地给出了无扰动系统的解和粒子运动周期;用Melnikov方法构造了异宿轨道的Melnikov函数,并利用Poincare映射分析了异宿轨道在Smale马蹄意义下的混沌行为.结果表明,系统进入混沌的临界条件与它的参数有关,只需适当调节系统参数就可以避免或控制混沌发生,从而保证系统的稳定性.