超短脈沖在等離子體中的自壓縮.pdf

1、隨著激光技術(shù)特別是超短脈沖啁啾放大技術(shù)的發(fā)展，激光脈沖寬度已經(jīng)進(jìn)入了飛秒的范圍，激光的輸出功率也提高了5-6個(gè)量級(jí)。超短脈沖激光的聚焦強(qiáng)度(激光強(qiáng)度)已經(jīng)達(dá)到了1021W/cm2，甚至更高的強(qiáng)度。這種強(qiáng)度的激光可以產(chǎn)生遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于原子內(nèi)電場(chǎng)的超強(qiáng)電場(chǎng)，同時(shí)也產(chǎn)生了大于1011bar的超高壓和104T的超強(qiáng)磁場(chǎng)，可以產(chǎn)生溫度高達(dá)109K的黑體輻射。在這樣強(qiáng)的電場(chǎng)中，電子的振蕩速度接近光速。這給許多應(yīng)用學(xué)科帶來(lái)巨大的沖擊和機(jī)遇，極大的拓展了物理

2、學(xué)的研究領(lǐng)域，由此促進(jìn)了強(qiáng)場(chǎng)物理的發(fā)展。 激光等離子體相互作用的研究作為強(qiáng)場(chǎng)物理的重要組成部分，在脈沖激光的壓縮、等離子體自聚焦、粒子加速技術(shù)、等離子體鍍膜技術(shù)、以及實(shí)現(xiàn)“快點(diǎn)火”激光核聚變等方面有著更深入的研究。其中強(qiáng)激光脈沖在氣體、疏松材料固體等介質(zhì)中傳輸時(shí)的自聚焦，引起了諸如激光脈沖的自壓縮，成絲以及產(chǎn)生孤子的現(xiàn)象。而激光脈沖在等離子體中的傳播過(guò)程中同樣出現(xiàn)了脈沖壓縮、產(chǎn)生孤子以及孤子對(duì)、形成電子和離子的密度空泡等現(xiàn)象。

3、 激光脈沖在非線(xiàn)性介質(zhì)傳輸過(guò)程中自相位調(diào)制效應(yīng)與群速色散效應(yīng)同時(shí)作用。其中SPM所導(dǎo)致的頻移將隨著傳輸距離的增加而不斷增大，即脈沖在傳輸過(guò)程中將不斷產(chǎn)生出新的頻率成分。這些新產(chǎn)生的光子擴(kuò)大了脈沖激光光譜的帶寬，可產(chǎn)生更短的脈沖。而由色散所引起的啁啾效應(yīng)并不產(chǎn)生新的頻率，而只是對(duì)脈沖所包含的各種頻率成分進(jìn)行重新安排。 文章通過(guò)對(duì)激光等離子體相互作用的非線(xiàn)性薛定諤方程進(jìn)行分析，具體研究了等離子體密度、激光脈沖的脈寬以及強(qiáng)度等參

4、量影響下飛秒強(qiáng)激光脈沖在等離子體中的自壓縮行為。結(jié)果表明在等離子體密度接近臨界密度、激光光強(qiáng)接近相對(duì)論光強(qiáng)的范圍內(nèi)，隨著激光脈沖寬度、激光強(qiáng)度的增大，飛秒強(qiáng)激光脈沖在等離子體中傳播的自壓縮現(xiàn)象越明顯。等離子體密度越大，GVD效應(yīng)增強(qiáng)，從而削弱了飛秒強(qiáng)激光脈沖在等離子體中傳播的自壓縮行為。其中SPM效應(yīng)總是起主要作用，因而激光脈沖在等離子體中的傳輸過(guò)程中呈現(xiàn)出明顯壓縮的現(xiàn)象。 改變等離子體密度、激光脈沖的脈寬以及強(qiáng)度，激光脈沖出現(xiàn)