【摘 要】
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强场物理是自上世纪80年代中期啁啾脉冲放大（Chirped pulse amplification, C-PA）技术出现以来形成的一门新兴学科,而强激光与等离子体相互作用则是其中重要的热点研究内容。本文利用粒子模拟（Particle in cell,PIC）对激光场中等离子体数密度光栅的形成和演化过程进行了详细的研究。首先,我们利用VORPAL软件包建立物理模型,即两束飞秒强激光从等离子体两侧同时
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强场物理是自上世纪80年代中期啁啾脉冲放大（Chirped pulse amplification, C-PA）技术出现以来形成的一门新兴学科,而强激光与等离子体相互作用则是其中重要的热点研究内容。本文利用粒子模拟（Particle in cell,PIC）对激光场中等离子体数密度光栅的形成和演化过程进行了详细的研究。首先,我们利用VORPAL软件包建立物理模型,即两束飞秒强激光从等离子体两侧同时入射,然后在等离子体中传播并离开等离子体区。在这一过程中,等离子体中带电粒子数密度受到强激光场的强烈调制而形成光栅。一般而言,对不同密度的等离子体可以形成不同类型的等离子光栅。通过对光栅形成条件和动力学的分析,我们主要得到如下结果。1.当预等离子体密度较低时,可形成振荡光栅,较高时形成稳定光栅。例如,对波长为266nm的两束紫外激光,在其能流密度为1015W/cm2、离子体密度为0.004nc的条件下,由于等离子体比较稀薄,电子和离子的耦合较弱,因此等离子体中的正离子几乎不动,光栅主要由电子的振荡引起,这时形成的光栅为振荡型光栅。而当激光能量为1016W/cm2、等离子体数密度为0.1nc时,电子和电离的关联较强,电子和离子几乎一起振荡,这时可以形成稳定的等离子体光栅。2.当一红外波段的强激光脉冲入射到等离子体中,等离子体光栅可以大大增加电子的局域能量密度,这将直接导致等离子体中离子的高阶电离、原子的荧光辐射以及高次谐波的增强效应,从而很好地说明了已有的实验结果。3.等离子体光栅除了可以增强电子的局域能量密度外,整个等离子体的总能量也有比较大的提高,这表明存在光栅结构的气体靶有利于等离子体对激光能量的吸收。
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