緊聚集光束的場特性及其在電子加速中的應(yīng)用.pdf

1、激光技術(shù)的飛速發(fā)展使人們已經(jīng)能夠獲得峰值功率為PW量級、峰值光強(qiáng)為1022W/cm2量級的激光脈沖，在科學(xué)研究、工業(yè)、醫(yī)療、國防等各個(gè)領(lǐng)域的潛在應(yīng)用使得強(qiáng)激光的研究一直都受到人們的重視。本論文的研究分為以下兩個(gè)方面：(Ⅰ)利用Weniger變換處理發(fā)散的Lax級數(shù)；(Ⅱ)討論了徑向Gauss光束在真空中電子加速方面的應(yīng)用。
　　 Lax級數(shù)方法是處理光束電磁場的有力工具(Lax級數(shù)方法得到的電磁場稱為Lax場)，但是Lax場在非

2、傍軸區(qū)域會出現(xiàn)強(qiáng)烈的發(fā)散。本文的創(chuàng)新點(diǎn)之一是對徑向Gauss光束的Lax級數(shù)通項(xiàng)進(jìn)行了仔細(xì)的討論，并且得到了一定條件下通項(xiàng)相位之間的一個(gè)簡單表達(dá)式，這為選擇適當(dāng)?shù)腤eniger變換來處理發(fā)散的Lax級數(shù)提供了依據(jù)(Weniger變換得到的電磁場稱為Weniger場)。之后利用徑向Gauss光束的Fourier變換方法，得到了滿足Maxwell方程組的電磁場的積分表達(dá)式，并用其作為標(biāo)準(zhǔn)電磁場來驗(yàn)證Weniger場的合理性。發(fā)現(xiàn)只要光束束腰

3、半徑大于一個(gè)波長，并且與聚焦平面的距離不是特別大，Weniger場能夠?qū)o聚焦光束給出比較好的描述。以標(biāo)準(zhǔn)電磁場為基礎(chǔ)，我們還討論Weniger變換中β參數(shù)選取的問題。
　　 實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，徑向Gauss光束能夠被聚焦到很小的尺度，因而可以由這種光束獲得較強(qiáng)的激光場；并且在光束傳播軸附近，徑向Gauss光束電磁場的軸對稱分布提供了一個(gè)理想的粒子加速通道。因此我們工作的另一個(gè)重要部分是利用徑向Gauss光束的Weniger場，對電子加