超強(qiáng)超短脈沖激光-等離子體中高能電子的加速.pdf

1、對(duì)超強(qiáng)超短脈沖激光一等離子體中高能電子加速的研究，有著非常重要的應(yīng)用前景，吸引了許多科學(xué)工作者對(duì)其不斷探索。本文是在考慮了呈高斯分布的激光脈沖的基礎(chǔ)上，從電子分布函數(shù)著手研究了高能電子的產(chǎn)生和分布情況。 本文全面分析了在不同的超強(qiáng)超短脈沖激光作用下電子的運(yùn)動(dòng)軌跡。對(duì)于無(wú)脈沖形狀的激光平面波是從考慮了相對(duì)論效應(yīng)的Lorentz方程和能量方程出發(fā)，得到了電子的運(yùn)動(dòng)軌跡方程表達(dá)式，在縱向平均速度參照系下該電子的軌跡呈現(xiàn)“8”字形；對(duì)于

2、高斯型單色激光平面波是從相對(duì)論Hamilton．Jacobi方程出發(fā)，得到激光平面波在脈沖前沿加速電子而脈沖后沿減速電子，電子能量增益為零；而對(duì)于高斯型單色激光非平面波是從拉格朗日運(yùn)動(dòng)方程和能量方程出發(fā)，通過(guò)四階Runge—Kutta法數(shù)值求解，得到電子在縱向有質(zhì)動(dòng)力、橫向電場(chǎng)作用下加速電子，最后在強(qiáng)大的橫向有質(zhì)動(dòng)力作用下從脈沖側(cè)面散射出去，可以獲得很大能量增益 本文得到了相應(yīng)的電子瞬時(shí)動(dòng)量解析表達(dá)式。以高斯型超強(qiáng)超短脈沖激光平

3、面波為例，利用得到的瞬時(shí)動(dòng)量和相應(yīng)的能量表達(dá)式推導(dǎo)了電子隨瞬時(shí)能量的分布函數(shù)。本文考慮電子初始溫度不高(約lOOeV)以及脈沖長(zhǎng)度很短(約4．6個(gè)激光波長(zhǎng))時(shí)，也能得到兩群高能電子群；在脈沖長(zhǎng)度極短(僅有20個(gè)激光波長(zhǎng))和電子初始溫度不太高的情況下，就有明顯的三群高能電子群出現(xiàn)，且如果激光功率密度大于5×1018wcm-2時(shí)，高能電子的溫度也達(dá)到MeV。詳細(xì)討論了上述兩種情況高能電子群產(chǎn)生的機(jī)理以及物理參量對(duì)其影響。 本文從理論