分享到:

超短超强激光脉冲在低密度等离子体和空气中的传输

超短超强脉冲激光在低密度等离子体和空气中的非线性传输是当今强激光与物质相互作用研究的一个重要课题。本论文阐述了超短超强激光在低密度等离子体和空气中的长距离自聚焦和自导引效应。1.考虑有质动力与电荷分离场的平衡,推出了超短超强脉冲激光在低密度等离子体中的折射率、电子密度和电荷分离场的表达式以及激光束斑的演化方程。首次利用自恰电子空腔效应分析了超短超强激光在低密度等离子体中的长距离传输和自聚焦效应,详细分析了长距离传输的条件。2.考虑多光子电离效应和光学Kerr效应,首次利用力学类比的方法研究了超短脉冲激光在电离气体中的传输,详细分析了传输距离与激光初始光斑、初始发散角以及激光功率的关系,提出了实现长距离传输的条件。3.发展了一种适用于超短脉冲激光的光学偏振放大技术,并应用于10ps KrF激光放大系统中,可在有限的激光输出口径内有效地提取激光的输出能量。对10ps状态下KrF介质的饱和光通量进行了测量。4.开展了10ps KrF激  (本文共107页) 本文目录 | 阅读全文>>

山东师范大学
山东师范大学

强激光脉冲在等离子体中的非线性传输特性研究

近年来,随着超短超强激光脉冲的迅猛发展和“快点火”研究的深入,超短超强激光脉冲与等离子体相互作用成为当前激光等离子体领域的一个研究热点。本文的研究目的是:利用一维粒子模拟方法,对强激光脉冲在等离子体中的非线性传输特性进行研究。首先,我们研究了激光脉冲在等离子体中的压缩和分裂。通过数值求解一维非线性薛定谔方程,我们研究了圆偏振入射激光脉冲在初始密度范围为1/4到略低于1倍临界密度的等离子体中的自压缩和分裂现象。研究发现提高等离子体密度和入射激光强度以及减小脉冲宽度可以在更短的传输距离获得有效的激光脉冲压缩,压缩后的脉冲半高宽度可达到初始脉冲半高宽度的1/35,甚至更小。这种压缩是激光脉冲在等离子体中形成高阶孤子的过程中产生的,可以获得比在稀薄等离子体中更好的压缩比例。数值计算的结果给出了该情况下激光脉冲在等离子体中自压缩后形成的高阶孤子分裂。另外我们利用一维粒子数值模拟程序也观察到了脉冲的压缩和分裂现象,得到了与数值计算一致的结果...  (本文共62页) 本文目录 | 阅读全文>>

《物理学报》2003年09期
物理学报

超短强激光脉冲在等离子体隧道中传输的理论与数值模拟研究

1 引言超短强激光脉冲的传输在x射线激光、激光尾波场加速电子、高次谐波的产生及惯性约束聚变中的快点火等方面都有广泛应用 ,而所有这些应用都希望激光在介质中可以传输更远的距离 .在这一领域中 ,科研工作者已经做了大量解析、数值模拟和实验的工作[1,2 ] .对诸多物理现象和非稳定性也进行了深入的研究 ,如自相位调制[3— 7] 、自陡峭、成丝[5— 7] 、群速度色散 (GVD)、有限脉宽效应[8] 、有质动力自通道、等离子体波[9,10 ] 以及相对论效应等等 .尽管如此 ,自聚焦现象在传输中依然起着非常重要的作用 .在本文的传输分析中 ,将包括三阶强度非线性及与相对论因子γ =1+α2 (α =8 5× 10 -10 I1 2 λ0 (W1 2μm cm2 ) )相关的相对论自聚焦 .通过一个包括衍射、三阶强度非线性、相对论自聚焦、等离子体散焦以及等离子体隧道聚焦效应在内的新势阱 ,得到激光在等离子体隧道中传输的包络方程、自聚...  (本文共6页) 阅读全文>>

华东师范大学
华东师范大学

气体介质中等离子体通道的三次谐波研究

随着啁啾脉冲放大(CPA)技术的不断发展,激光功率得到了很大的提高,这样强激光在气体中传播时形成了等离子体通道并产生了明显的非线性效应,如自聚焦,自相位调制,四波混频,受激拉曼辐射等。由于等离子体通道在诱导闪电、大气污染监测等领域潜在的应用前景,引起了各国科研人员很大的兴趣。本文主要对气体介质中等离子体通道的三次谐波进行了研究。激光在气体中传输形成等离子体通道为高效率三次谐波的产生提供了很好的条件,因为谐波的转化效率不仅和激光的强度有关,还和相互作用长度有关,长等离子体通道形成就十分有效地提高了其相互作用长度。气体中三次谐波产生的实验研究,对于理解其他高次谐波的产生具有很大的指导意义。本论文的研究工作主要包括以下几方面:1.从理论上分析了超快强激光在气体中形成等离子体通道的机制,其中包含的非线性效应及伴随的光物理效应。理论研究表明在等离子体通道中能够满足三次谐波相位匹配的条件,并且对于一定的激光条件存在一个最佳焦距,使三次谐波的...  (本文共57页) 本文目录 | 阅读全文>>

电子科技大学
电子科技大学

光致大气等离子体特性研究

随着激光技术的发展,人们可以得到脉宽越来越短、功率越来越强的激光脉冲,由于这些强激光在军事、民用等方面的巨大的潜力,它吸引了许多研究者的注目。强激光脉冲的大气传输是强激光脉冲的众多应用所面临的一个共同问题:当强激光脉冲在大气中传输时,由于强激光脉冲和大气的强烈的非线性物理效应,会轻易地引起空气的电离,从而形成光致大气等离子体,这是一个激光能量衰减的过程;而同时,在一定的条件下等离子体对电磁波的传播有阻断效应;正是这些物理现象的存在,在一定程度上阻碍了强激光脉冲远距离传输,使得强激光脉冲只能传输几个瑞利长度,然而在实际的应用中,人们总期望把强激光脉冲传输到比较远的地方。本文就是针对强激光脉冲的大气传输问题,着重从数值计算的角度研究了长脉冲的大气击穿阈值问题,以及从理论和数值计算的角度研究了强激光脉冲在大气中的远距离传输问题,特别是非线性物理效应比较少的长紫外激光脉冲的大气远距离传输问题。主要的内容包括:1、研究了在强激光的作用下,...  (本文共70页) 本文目录 | 阅读全文>>

《物理学报》2008年06期
物理学报

激光脉冲在等离子体中的压缩分裂

1·引言啁啾脉冲放大(CPA)技术[1—5]的重大突破,产生了皮秒及飞秒量级的激光脉冲,它们因为具有很短的持续时间而具有很高的峰值功率和极高的强度(目前已达到1021W/cm2以上),并可以在许多实验室中获得.这些超短超强激光脉冲可以产生极高的电场和磁场等,它们与等离子体的相互作用可以用于粒子加速、高次谐波产生、x/γ射线源等[6—13],极大丰富了激光与等离子体相互作用的物理图像.其中许多现象主要是由电子在激光场中的相对论质量修正和激光场不均匀造成的有质动力这两种非线性效应引起的.包括激光尾波场的产生,各种参量不稳定等[14].对高功率激光系统(大于50TW),因为激光器有限的频谱带宽,脉冲宽度被限制在大约30fs,最近提出的光学参量啁啾放大[15]技术可以产生更短、功率更高的激光脉冲.随着技术的发展,人们希望能够突破CPA技术的这个压缩极限,在不提高激光能量的前提下,获得更短的激光脉冲.在过去的几年里,已经有大量的关于激光脉...  (本文共7页) 阅读全文>>