啁啾激光脈沖產(chǎn)生受激拉曼散射的理論和粒子模擬研究.pdf

1、高強(qiáng)度激光與密度低于四分之一臨界密度的次稠密等離子體相互作用時(shí)，會(huì)發(fā)生受激拉曼散射現(xiàn)象，即入射光波衰變成電子等離子體波和散射光波。在激光慣性約束聚變物理中，大振幅等離子體波波破產(chǎn)生極高能量的電子。這些超熱電子射程較長，會(huì)預(yù)熱靶芯的熱核材料，影響壓縮對(duì)稱性。同時(shí)散射光波損失激光能量，降低吸收系數(shù)。因此受激拉曼散射對(duì)激光慣性約束聚變是有害的。另一方面，在激光等離子體加速器中，拉曼散射能被用來驅(qū)動(dòng)相對(duì)論性等離子體波，加速電子到MeV能量。

2、r>　　由于受激拉曼散射的重要性，近年來提出了引入激光頻率啁啾以控制其增長的方法。本文從入射光波，散射光波和等離子體波的三波耦合方程出發(fā)，推導(dǎo)了小帶寬頻率啁啾對(duì)拉曼散射的影響。頻率啁啾的引入導(dǎo)致了脈沖內(nèi)部激光波數(shù)在空間上的非均勻性。對(duì)于拉曼背向散射，由于散射光沿與入射光相反方向傳播，必將經(jīng)歷入射光的不同部位，而啁啾的引入使得激光脈沖不同部位的頻率及波矢改變，必將導(dǎo)致三波相位失配。因而頻率啁啾對(duì)拉曼背向散射有不依賴于啁啾符號(hào)的抑制作用。對(duì)

3、于拉曼前向散射，正（負(fù)）啁啾對(duì)拉曼前向散射有微弱的增強(qiáng)（減弱）的作用。這是由于等離子體的密度擾動(dòng)是從波頭至波尾逐漸累積的，正啁啾脈沖在波頭處的頻率最小，因而具有最大的局域增長率，從而使得在整個(gè)脈沖內(nèi)部累積得到更大的等離子體密度擾動(dòng)，最終使得不穩(wěn)定性被加強(qiáng)。另外本文分析了大帶寬啁啾脈沖在等離子體中傳播時(shí)的群速色散效應(yīng)和不穩(wěn)定性增長的有限帶寬效應(yīng)，這兩種效應(yīng)的結(jié)合導(dǎo)致了大帶寬正（負(fù)）啁啾對(duì)拉曼前向散射的極大加強(qiáng)（抑制）。最后，本文采用1D3