Compton散射下正弦三角等离子体中正电子的加速

应用多光子非线性Compton散射模型和数值模拟方法,研究了正弦三角超强激光等离子的尾场对正电子加速,提出了将入射超强激光和非线性Compton散射光作为等离子体尾场对正电子加速的新机制,给出了正电子加速能量修正公式和数值模拟结果。结果表明:使用非对称正弦三角激光脉冲的等离子体尾场加速正电子优于对称正弦三角激光脉冲的尾场情况,散射使非对称正弦三角耦合激光脉冲宽度和上升长度与下降长度之比缩小,正电子获得的加速能量显著增大。这是因为正电子频率增大,横向速度各向异性分布增强,尾场限制了正电子横向加速能量,导致正电子在激光传输方向加速能量增大。     

对称和非对称激光尾场中被加速正电子的研究

为了研究在激光驱动的尾场中被加速正电子的动能,采用数值模拟方法,得到了在对称高斯脉冲和非对称高斯脉冲驱动的尾波场中被加速的正电子的能埴.结果表明,非对称高斯脉冲驱动尾场中的正电子的能量比对称高斯脉冲驱动尾场中的正电子的能最高.     

不同激光脉冲驱动的尾场中正电子加速的研究

为了研究在激光驱动的尾场中被加速正电子的动能,采用数值模拟方法,得到了非对称sine脉冲、flat-top脉冲和Gaussian脉冲驱动的尾场中被加速的正电子的能量。结果表明,非对称sine脉冲驱动尾场中正电子得到的能量比flat-top脉冲和Gaussian脉冲驱动尾场中得到的能量高一些。     

非对称激光等离子体尾场中被加速电子的模拟

为了研究在激光驱动的等离子体尾场中被加速电子的动力学,采用数值模拟方法得到了非对称脉冲驱动的尾波场中被加速的电子的运动相图、密度分布及势能。结果表明,非对称激光脉冲驱动尾场中电子得到很高的能量。在非对称激光脉冲驱动的激光尾场中,为了有效地加速电子,要选择恰当的上升激光脉冲长度和下降激光脉冲长度。     

缓慢上升快速下降的飞秒激光脉冲与气体等离子体作用的太赫兹辐射产生研究

飞秒激光脉冲与气体等离子体作用可以产生宽带、强的太赫兹脉冲辐射。采用一种缓慢上升、快速下降的飞秒激光脉冲与气体等离子体作用产生太赫兹辐射,并基于等离子体电流模型计算了这种太赫兹辐射的特性。由于这种特殊整形的激光脉冲能够对电子的加速产生较大的速度,从而可以产生较大的等离子体电流和较强的太赫兹辐射。计算结果显示:尽管这种特殊整形的飞秒激光脉冲能量有所损失,它能够比普通双色飞秒激光脉冲产生更强、更宽的太赫兹脉冲辐射。该项研究为基于激光等离子体作用的太赫兹辐射源提供了新的思路。     

激光尾场中被加速电子的动能研究

为了研究在激光驱动的尾场中被加速电子的动能,采用粒子模拟方法,得到了决定电子最大动能的尾场势的最大值和最小值,讨论了等离子体尾波静电势的最大值和最小值及其与激光脉冲长度和强度之间的关系。结果表明,捕获电子最大能量与脉冲激光强度成正比,激光脉冲长度是激光波长的10倍时电子获得的能量最大。     

激光脉冲初始相位对电子辐射的影响

为了研究超短超强椭圆偏振激光初始相位对于高能电子辐射特性的影响, 采用了Lorentz方程与电子能量方程构造高能电子与强激光场的对撞模型的方法, 并使用MATLAB进行数值模拟, 获得了电子的运动轨迹以及激光场空间辐射的功率与能量分布的数据与图像, 对不同的激光初始相位所对应的3维空间辐射特性进行了研究。结果表明, 当激光脉冲撞击电子时, 电子产生辐射, 且辐射功率呈现出双峰形; 高能电子的辐射功率图像在初始相位为0°, 180°和360°时表现为对称型双峰, 而在其它相位下则呈现出非对称型双峰。该结论为超短超强椭圆偏振激光的初始相位3维反探测研究提供了一定的基础。     

DH-GaAlAs激光器的非对称脉冲振荡研究

本文报道了DH-GaAlAs半导体激光器的非对称激光脉冲振荡的实验观察结果.用求解激光器的速率方程得出的数值解,可较好地解释所观察到的非对称激光脉冲振荡现象.通过计算给出了半导体激光器的非对称脉冲振荡工作区,即产生非对称激光脉冲时,偏置直流、射频电流和调制频率的范围.     

基于正弦脉冲波形的激光超声热弹机制理论研究

应用一维热传导方程和Navier-Stokes(N-S)方程,采用简化的正弦脉冲波形模型对激光激发产生的应力脉冲进行了理论研究,分别得出了弱吸收试样表面是钳紧或自由情况下超声应力脉冲的表达式.结果表明,正弦脉冲模型与目前所采用的模型具有相同的结论,超声应力脉冲极值的幅度取决于试样的光学、热学特性和厚度,更加接近真实的skew-Gaussian激光脉冲,且更具有普遍性.     

激光脉冲波形对液体中热膨胀机制致声特性的影响

首先阐述了激光与液体媒质作用通过热膨胀机制激发平面光声源的理论;分别针对激光脉冲为正弦波形、三角波形和高斯波形的情况,推导了激光脉冲分别在约束界面和自由界面下产生声脉冲的解析解,然后通过仿真得到了激发声波的光声脉冲剖面和时空分布图;并对比分析了正弦波形、三角波形和高斯波形的激光脉冲分别在约束边界和自由边界下激发声波的峰值声压、光声转换效率和波形等特性.     

激光-等离子体相互作用过程中光子加速的研究

为了研究激光-等离子体相互作用过程中的光子加速(光子频率上移),采用数值模拟方法进行了理论计算和数值计算验证,取得了光子加速的重要计算机模拟结果。结果表明,等离子体激光相互作用过程中的光子频率上移与所用的激光脉冲形式和脉冲宽度有关,存在最佳脉冲宽度和脉冲上升宽度,还存在等离子体电子密度上限。这一结果对进一步研究激光等离子体粒子加速有帮助。     

有限长激光脉冲在部分离化等离子体中的传播

为了研究有限长激光脉冲在部分离化等离子体中的传播特性,采用变分法推导出有限长激光脉冲在部分离化等离子体中的参量演化方程,分析了尾波场、相对论自聚焦和部分离化非线性极化强度的影响因素;通过分析焦斑半径和脉冲宽度满足的耦合方程,讨论了横向和纵向尾波场影响下的激光脉冲传播特性。结果表明,由于焦斑半径和脉冲宽度的耦合,激光脉冲在部分离化等离子体中传播必须满足一定条件;在部分离化等离子体中,考虑激光传播时脉冲宽度的变化是有必要的;对给定强度的激光脉冲,等离子体密度不变时,随着电离程度增大,尾波场会进一步增强激光脉冲的自聚焦,其中纵向尾波场比横向尾波场对激光脉冲的自聚焦作用更明显。这一结果对有限长激光脉冲电离诱导自注入及尾波场加速电子的方案具有理论指导意义。     

基于激光驱动的飞片动能数值计算

激光驱动飞片技术在新型动高压加载、模拟太空粒子运动规律方面有重要的应用价值,而基于激光驱动的飞片动能数值计算一直是研究的热点.本文以激光支持的爆轰波(LSDW)为理论基础,通过分析作用于飞片上的爆轰波压强随时间和空间的变化规律,并结合冲量定理以及动量与动能的对应关系解析得到飞片的动能计算式.最后,以铝飞片为例,详细分析了激光的功率密度、脉宽、飞片直径和厚度对飞片动能的影响,结果表明:激光功率密度越高,脉宽越长,飞片直径越大,厚度越小,飞片获得的动能越大.     

调幅场下氢原子电子的布居囚禁

采用拟谱分裂算符法计算了氢原子与激光场相互作用时氢原子电子的布居分布，结果表明：当输入激光场为正弦波形式时，氢原子电子的拉比振荡波形为正弦波；当输入激光场为调幅场时，其拉比振荡波形为方波，但存在较严重的布居泄漏；当对氢原子外加限制势时，在保证拉比振荡为方波的前提下，可以通过降低激光场的强度来减少布局泄漏，达到完全布局传输的目的。     

利用非均匀抽运探测激光增强阿秒脉冲强度

为了增强高次谐波光谱及阿秒脉冲的强度，采用数值求解薛定谔方程的方法，理论研究了H₂+在抽运探测激光驱动下高次谐波辐射特点。结果表明，在抽运激光驱动下，H₂+首先被激发到多光子共振电离区间，进而增大电离几率; 随后在探测激光驱动下，谐波辐射强度得到增强; 当采用不对称非均匀激光场时，谐波截止频率可以进一步延伸，并且谐波平台区只由单一谐波辐射能量峰贡献; 最后通过叠加傅里叶变换后的谐波可获得脉宽在32as的脉冲。该研究对单个阿秒脉冲的产生是有帮助的。     

强激光驱动的运动电场加速质子的研究

为了研究激光辐射压驱动的运动电场中加速质子的相关问题,对强激光与等离子体相互作用过程进行了理论分析,并采用2维粒子模拟方法,对理论分析结果进行了数值模拟验证。结果表明,当超短超强激光脉冲与处在背景等离子体前方的薄固体平靶相互作用时,在固体靶后部形成一个由电子层-离子层组成的双层结构,在激光辐射压的不断推进下,双层结构在背景等离子体里以一定速度传播形成一个运动电场;在背景等离子体中的质子被这个运动电场捕获并能加速到很高的能量,质子的最大能量达到20GeV。理论分析结果与2维粒子模拟结果符合得很好。