相對(duì)論激光誘發(fā)的動(dòng)力學(xué)腔子的研究.pdf

1、隨著激光強(qiáng)度不斷提高、激光慣性約束核聚變實(shí)驗(yàn)技術(shù)不斷進(jìn)步以及激光天體物理實(shí)驗(yàn)的深入開(kāi)展,相對(duì)論激光與等離子體的相互作用正越來(lái)越受到人們的關(guān)注。從理論上研究相對(duì)論激光等離子體和相對(duì)論激光與正負(fù)電子等離子體的相互作用有助于激光慣性約束核聚變快點(diǎn)火的實(shí)現(xiàn)以及實(shí)驗(yàn)激光天體物理的開(kāi)展。
　　 本論文首先從李曉卿等人基于動(dòng)力論得到的相對(duì)論激光等離子體中自生磁場(chǎng)的控制方程出發(fā),通過(guò)微擾法得到了橫擾動(dòng)的色散方程。從該色散方程得到了特定的條件下最

2、大增長(zhǎng)率和與之相應(yīng)的特征尺度的解析結(jié)果?？紤]到色散方程的復(fù)雜性,我們進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算。計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬的結(jié)果一致。并且發(fā)現(xiàn),解析結(jié)果是數(shù)值計(jì)算結(jié)果很好的近似,可以用之來(lái)估算相對(duì)論激光等離子體中自生磁場(chǎng)的增長(zhǎng)率和特征尺度。
　　 其次,考慮到自生磁場(chǎng)控制方程能夠自洽的描述高頻橫等離激元、離聲運(yùn)動(dòng)和自生磁場(chǎng)的非線性演化,通過(guò)數(shù)值計(jì)算得到了靜態(tài)極限下電場(chǎng)包絡(luò)、自生磁場(chǎng)和密度空穴的演化圖像。研究發(fā)現(xiàn)自生磁場(chǎng)的最大強(qiáng)度與激光本身的振

3、蕩磁場(chǎng)為同一量級(jí),而密度空穴的排空率則可達(dá)到72％。自生磁場(chǎng)的出現(xiàn)與電場(chǎng)包絡(luò)的強(qiáng)度和不均勻性相關(guān),正是由于密度空穴中俘獲了極強(qiáng)、極不均勻的橫等離激元場(chǎng),磁場(chǎng)才囿于密度空穴中。密度空穴中既存在超強(qiáng)包絡(luò)電場(chǎng),又存在超強(qiáng)的磁場(chǎng)。這種腔子結(jié)構(gòu)對(duì)于高能粒子的產(chǎn)生,以及準(zhǔn)直有著重要的作用。
　　 然后,基于李曉卿等人橫等離激元?jiǎng)恿W(xué)理論得到了極端相對(duì)論等溫正負(fù)電子等離子體中相對(duì)論激光脈沖的非線性演化的控制方程?；谠摲匠萄芯堪l(fā)現(xiàn),對(duì)于一維的

4、線偏振激光而言,在非線性相互作用過(guò)程中由于調(diào)制不穩(wěn)定性可形成穩(wěn)定的孤子結(jié)構(gòu)；考慮到一維結(jié)構(gòu)與三維可能存在顯著不同,通過(guò)線性分析得到了三維情況下激光脈沖的調(diào)制不穩(wěn)定性的最大增長(zhǎng)率和相應(yīng)的特征尺度；雖然一維存在穩(wěn)定的結(jié)構(gòu),但是從標(biāo)度定律和維里定律可知,三維電磁包絡(luò)場(chǎng)由于調(diào)制不穩(wěn)定性將坍塌,在場(chǎng)的坍塌過(guò)程中場(chǎng)強(qiáng)不斷增強(qiáng),最終形成小尺度的局域結(jié)構(gòu)的強(qiáng)場(chǎng)。討論了在激光等離子實(shí)驗(yàn)中觀測(cè)到這樣一種結(jié)構(gòu)的可能性,以及與脈沖星輻射微脈沖的關(guān)聯(lián)。