圆偏振周期量级激光脉冲作用下电子辐射的空间分布

在电子汤普孙散射的经典理论的基础上,通过理论分析和计算机模拟,研究圆偏振周期量级激光脉冲作用下电子辐射的空间分布特性,提出可能的应用方向。研究发现,在相对论光强下,随着激光强度的增强,电子辐射逐渐增强,能量不断的向辐射中心集中,辐射能量分布的方向性逐渐突出;当改变激光的初相位时,电子辐射的总体方向发生偏移,表现为辐射分布图形的对称平面发生旋转,且旋转角度与激光初相位角改变大小相同。本文所进行的相关探讨基于电子辐射的三维空间立体图,所得到的有关电子谐波辐射的结论,可以为实验和工程上对电子辐射和激光参数测量的相关应用提供参考。     

基于少周期激光脉冲与气体等离子体作用的太赫兹到中红外超宽带辐射产生

超强少周期激光脉冲与气体等离子体作用可以产生强的宽带太赫兹脉冲辐射。本文以数值计算为主要工具研究了少周期激光脉冲与气体等离子体成丝作用产生的等离子体电流及对应的太赫兹辐射特性。该过程中的等离子体电离处于多光子电离和隧道电离的过渡阶段。结果显示,该机制能够产生从太赫兹到中红外的超宽带辐射,且辐射的电场振幅是少周期激光脉冲载波相位的周期函数。太赫兹脉冲由激光脉冲脉宽和等离子体电离的时间演化确定,而不是由等离子体密度决定。本文为基于少周期激光脉冲与气体等离子体作用产生超宽带太赫兹辐射的实验提供了一定的理论参考。     

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。     

金属光栅发出太赫兹脉冲

英国斯特拉思克莱德（Strathclyde）大学的研究人员发现，发射超短脉冲到镀金纳米结构光栅是产生太赫兹脉冲简单易行的方法。利用该方法产生的太赫兹波功率和利用最好的无机晶体相当，而且可以进一步优化产生更高的功率。     

气体等离子体产生太赫兹波的特性研究

基于光电流模型,对不同偏振情况的双色飞秒激光脉冲聚焦产生的气体等离子体中辐射出的太赫兹波特性进行了研究。根据光电流理论,气体分子被电离释放出的自由电子在非对称的激光场的作用下运动形成电子电流,产生在太赫兹波段的辐射。研究结果表明,太赫兹辐射的偏振特性与强度和入射双色激光的偏振特性紧密相关,仅当双色脉冲均为线偏振时,辐射出的太赫兹波才为线偏振,且强度受到双色脉冲偏振方向的夹角的影响;而对于实验中经过倍频晶体后变成椭圆偏振的基频光,太赫兹强度与倍频晶体的具体放置情况有很大关系,并且产生的太赫兹为椭圆偏振。     

可产生任意偏振方向太赫兹波的光电导太赫兹辐射源

基于太赫兹时域光谱（THz-TDS）系统,使用两个相互垂直的光电导天线构建了1×2 GaAs光电导太赫兹源阵列。通过调控各个阵元的偏置电压,对其辐射太赫兹波的偏振方向进行研究。结果表明：在已实现光电导发射天线阵列的高效合成以及可同时检测脉冲太赫兹波的振幅、相位及偏振态的探测天线的基础上,通过调控各个阵元的偏置电压分别改变了平行和垂直两个阵元辐射太赫兹波的强度;经过1×2 GaAs光电导太赫兹源阵列在远场的同步合成,可产生不同偏振方向的脉冲太赫兹波,实现了以全电控的方式产生任意偏振方向太赫兹波的光电导太赫兹辐射源。     

各向异性超材料中太赫兹波的偏振转换

各向异性超材料可以控制太赫兹波的偏振态,实现入射太赫兹波的偏振转换。为了获得非手性各向异性超材料的透射响应与本征偏振复透射系数的关系及其入射偏振依赖性,在太赫兹时域光谱系统中测量了等臂长L形结构超材料在不同偏振角下的正入射透射谱,获得并分析了透射太赫兹波的偏振转换率和偏振态,所得结果与基于琼斯矩阵和坐标变换计算的结果一致。在0.7 THz~1.3 THz频率范围内可实现约20%的偏振态能量转换效率。在L结构和双L结构的偏振转换透射谱中分别观察到了宽带响应和多频共振响应,表明结构改变对太赫兹波透过特性的敏感性和可操控性。所得到的结果可用于太赫兹功能器件的设计、表征和优化。     

三色激光脉冲诱导液体介质产生太赫兹波的仿真研究

研发大功率、高能量、高效率且能在室温下稳定运行的太赫兹辐射源是太赫兹技术领域迫切需要解决的实际问题。基于瞬态光电流模型,采用数值仿真方法研究了三色激光脉冲诱导液体介质产生太赫兹波的物理过程,分析了相位差、强度比、波长以及脉宽对太赫兹辐射的影响。仿真结果表明：二次谐波和三次谐波相对于基波的相位差、强度比、波长、脉宽等都对太赫兹电场有明显的影响。同时,只有电离率随着激光电场振荡变化的隧穿电离机制才能产生瞬态光电流,从而得到太赫兹辐射。     

由激光在等离子体中激发的尾波场产生的超强太赫兹电磁辐射

在不均匀等离子体中产生的激光尾波场在一定条件下可以通过线性模式转换产生电磁辐射。由于激光尾波场可以达到的电场振幅达100Gv/m，其振动频率在太赫兹（1012Hz）附近，用这种方法可以产生超强GV/m的太赫兹辐射。它既可以作为一种辐射源，也可以在新型等离子体波加速器中用以诊断等离子体波的振幅。     

太赫兹脉冲整形技术研究进展

太赫兹(THz)脉冲整形技术在量子理论、生物医学成像、安全检查、亚毫米波通信等领域都具有重要的学术价值和应用前景。概述了基于飞秒脉冲的整形技术和新型太赫兹辐射材料整形技术,分析了太赫兹脉冲整形器件整形技术目前的研究状况,并对各种整形方法的发展进行了展望。     

周期量级激光脉冲中里德堡原子光电离的不对称性

采用全量子非微扰散射理论,研究了周期量级微波频率激光脉冲中高激发里德堡态铷原子光电离的不对称现象。发现了光电子角分布的不对称性,这一不对称性由电离过程中不同跃迁通道之间的干涉引起。讨论了光电子角分布的不对称性对载波-包络（Carrier-Envelo?pe , CE）相位、脉冲宽度及光电子能量的依赖性,发现光电子角分布的不对称性随CE相位、脉冲宽度及光电子能量的变化有显著变化。这一研究证实了最近的实验观测,为微波频率光学范畴内CE相位的测量及光电子角分布的控制提供了一种有效的方法。     

Operation of a circularly polarized ring laser

Although there has been a large amount of experimental work published on the operation of the ring laser, nearly all of it was concerned with lasers operating in linearly polarized modes. In this paper the operation of a ring laser using the 1.153-μm wavelength transition of the He-Ne mixture in a cavity with no polarization constraint is reported. It was found that the two traveling waves operated in the same sense as circularly polarized modes and that there was no measurable coupling between the traveling waves via the amplifying medium, although there was still locking induced by coupling through cavity imperfections.     

Phase-dependence correlated electron momentum distribution from nonsequential double ionization of N2 by few-cycle laser pulses

Using the classical three-dimensional (3D) ensembles, we have investigated nonsequential double ionization (NSDI) of N2 by phase-stabilized few-cycle pulses. We find that the correlated electron momentum distributions in the direction parallel to the laser field strongly depend on the carrier-envelope phase (CEP) of few-cycle pulses, and this phase dependence is not affected by the alignment of the molecular axis relative to the laser field. Back analysis reveals that the ionization rate of the first electron and the recollision energy play a main role in the electron momentum distributions. Our results suggest that the few-cycle pulses with stabilized phase can serve as a powerful tool to investigate the recollision dynamics in NSDI of molecules.     

线聚焦激光辐照靶时的离子发射特性

本文研究线状聚焦激光打靶时的离子发射特性.与点状聚焦时相比,线聚焦情况下离子发射的各向异性更为突出.当入射角α=22°时,离子信号明显比α=45°时所发射的信号大.这主要是共振吸收的结果.     

用等离子体电极产生紫外激光发射

我们研制了一种新颖的放电泵浦形式,即采用金属片间的放电产生等离子体即作为预电离又作为主放电电极。在N_2气中获得了均匀放电。 装置结构和电原理图如图1所示。金属片均采用1mm厚的钼片,制成锯齿形,每片长约1cm。两金属片放电间距为5mm。装配时,根据需要金属片数量可多可少,纵向金属片间距可密可疏。贮能电容C_0为64.8nF(2700pF×24)陶瓷电容器。每对金属片配一个电容量为780pF的小陶瓷电容器C_1。主放电电极间距为2cm。当球隙导通时,主贮能电容C_0放电,上电极和金属片间产生电压差,由于每对金属片配有一个电容器C_1,因此,在主放电回路导通之前,金属片之间首先放电对C_1充电。金属片的放电为主放电提供了良好的预电离条件,此时     

激波管等离子体中太赫兹波传输特性仿真与实验研究

研究了太赫兹波在透射波窗口封闭的激波管中的等离子体中的传输特性,获得了传输衰减量随等离子体电子密度、碰撞频率、透波窗口材料以及电磁波频率的变化规律,并比较了相同条件下毫米波的传输特性.利用激波管为实验平台模拟产生高速飞行器等离子体,开展了太赫兹波在等离子体中传输特性实验.结果表明,太赫兹波在相同电子密度和碰撞频率的等离子体中衰减量比毫米波小得多;随着等离子体碰撞频率的增加,太赫兹波传输衰减量先增加后减小,透波窗口增加了太赫兹波的传输衰减;随着窗口材料的介电常数增加,太赫兹波反射率增加,太赫兹波传输衰减曲线出现周期性振荡,振荡周期约5 GHz;太赫兹波通信可能作为一种解决再入飞行器黑障问题的有效技术途径.     

水平大气信道对圆偏振光偏振特性的影响

基于Mie散射理论利用偏振相关的Monte Carlo仿真方法对圆偏振光在水平大气中传输进行建模仿真。仿真结果表明:在大气能见度为5 km、传输距离为11.16 km条件下,接收光斑中心处保偏性能很好,且优于接收光斑边缘处保偏性能。进行了11.16 km水平大气链路左旋圆偏振光退偏实验,实验结果表明:在大气能见度为5~10 km,大气折射率结构常数Cn2=1.82510-13 m-2/3条件下,左旋圆偏振光经过长距离水平大气信道传输后偏振旋向不发生改变;接收光斑中心处保偏性能良好,优于接收光斑边缘处,和仿真结果趋势一致。     

Subnanosecond laser pulses for plasma production

A laser source suitable for plasma production is described. The technique involves the use of uncoated flats that act as mode selectors when inserted inside the laser cavity. Pulse widths of 15 to 30 and 60 to 70 ps were obtained with signal-to-noise ratios greater than 20 dB for 70 to 80 percent of the laser firings.     

纳秒紫外激光空气电离及等离子体导电实验研究

为了验证纳秒紫外激光大气等离子体通道技术的可行性,采用实验方法研究了248nm远紫外激光与实验室空气的相互作用,测试了相应的电离击穿阈值;尝试建立了连续的激光等离子体电离通道,并进行了激光等离子体通道直流电传输实验,得到的数据显示,在180m J单脉冲能量作用下,连续闪光柱长度8mm,可导电区长度约20mm。结果表明,纳秒紫外激光建立连续激光等离子体导电通道是可行的。