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太赫兹波是电磁波谱中重要的组成部分,引起了世界范围内的关注和研究热潮,尽管到目前为止依然缺乏比较有效的辐射源和探测元件。超短超强激光与固体靶相互作用可以产生高峰值功率的太赫兹辐射。本论文主要围绕“激光固体靶相互作用中的太赫兹辐射的角分布和偏振特性”展开了研究,并试图对这一过程中的太赫兹辐射产生机理进行探讨。论文主要由三部分构成:
第一,简述了主流太赫兹科学发展过程及一些常规产生和探测方法以及产生高功率太赫兹辐射源的可能途径;
第二,激光固体靶相互作用产生的太赫兹辐射的角分布和偏振特性及不同脉宽大能量激光装置产生太赫兹辐射的探索;
第三,激光固体靶相互作用中其他一些过程的研究。
主要内容如下:
第一部分由第一、二两章构成。第一章从人类认识的一般规律出发,按照概括、产生、探测和应用的顺序,介绍了目前太赫兹科学的主要工具以及研究方向。第二章从两个角度探讨了未来高功率太赫兹辐射源的发展趋势,一个是基于加速器的太赫兹辐射源,另一个便是我们目前正在研究的激光与固体密度物质相互作用。
第二部分由第三、四、五章构成。第三章介绍了大角度入射下太赫兹辐射的角分布特性,并引出了靶表面瞬态电流模型来解释这种辐射;第四章讲述了不同入射角,不同偏振态入射情况下太赫兹辐射的不同表现形式,并进一步巩固了瞬态电流模型的适用性。第五章对我们在不同脉宽的大能量激光装置上进行的产生太赫兹辐射的尝试进行了总结,包括了ns(极光Ⅱ号泵浦源、神光Ⅱ)和ps(Vulcan激光)激光装置,结果发现只有在脉宽在ps附近及以下时才有有效的太赫兹辐射产生。
第三部分由第六、七章构成。第六章主要讲述了离子加速方面的相关工作,包括利用模特卡罗程序对微小质子源的网格及阴影成像的模拟以及靶前质子发射随离焦变化的一些特性。第七章主要介绍了利用多层膜反射镜对激光固体靶相互作用中产生的极紫外波段电磁波的成像研究准备工作以及其他一些实验室相关工作。