强激光与等离子体作用产生的不稳定性频谱及x射线光谱的模拟研究

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在激光技术的迅速发展的刺激下,人们得到了超短超强激光脉冲,并且对激光聚变的研究成为了科技领域的焦点。激光等离子体的不稳定性的研究以及产生阿秒X射线脉冲研究等,对激光聚变技术的发展具有重大的意义。
　　本文首先研究了波长810nm、脉宽为0.81 ps的圆偏振激光脉冲与毫米量级的一维均匀等离子体相互作用,所产生的受激拉曼散射的不稳定性。其中采用了Manlry-Rowe关系式和参量不稳定性的一维色散关系式,并利用一维粒子模拟程序分析了激光沿着靶传播过程中在不同位置的受激拉曼散射。以此同时,我们又讨论了激光强度、电子等子离体密度以及等离子体靶的尺度对前向拉曼散射和背向拉曼散射的影响。相比于前向拉曼散射和侧向拉曼散射,背向拉曼散射的空间增长率最大。当激光传播到距离为300?处(等离子体尺度约为8000?),背向拉曼散射已经几乎增长完毕,而前向拉曼散射还在增长过程中。所以沿着等离子体靶前向拉曼散射是一个缓慢增长的过程,背向拉曼散射是一个略有减弱的过程。拉曼散射与激光强度、等离子体密度密切相关。对于同样的等离子体靶,激光强度越强,拉曼散射的不稳定现象越明显,并且不稳定区域会随之增大、直到产生连续光谱;在激光强度不变的情况下,等离子体密度越大,不稳定也现象越明显,同样不稳定区域也增大,最后也将产生连续光谱。在同样强度的激光以及同样的等离子体密度的情况下,等离子体靶的尺度越大,泵浦波衰竭越严重,Stokes峰和anti-Stokes峰越弱越宽;相反靶的尺度越小,损失的激光能量小,anti-Stokes峰和 anti-Stokes峰越是分立的,而且各峰都非常尖锐,峰值很高。
　　针对通过超短超强激光与两个固体靶相互作用进而产生阿秒X射线脉冲的设计方案,我们运用一维粒子模拟程序对其进行了数值模拟计算。着重研究了该方案中驱动激光脉冲强度以及源靶厚度对阿秒X射线脉冲的影响。结果表明在一定的激光强度范围内,阿秒X射线脉冲的频率随着驱动激光脉冲强度的增强而逐渐增大。在驱动激光强度和源靶厚度最优的条件下,探测光的频率越大,产生的阿秒X射线脉冲波长越短并且脉宽越窄。目前我们得到了最高中心频率约为1.88?1018Hz的阿秒X射线脉冲。但对于更高能量、更大频率的硬阿秒X射线脉冲的研究仍然需要继续探索。

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作者
崔春红;
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作者单位

山东师范大学;

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授予单位山东师范大学;
学科原子与分子物理
授予学位硕士
导师姓名张秋菊;
年度 2014
页码
总页数
原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类 O432.12;O433.54;
关键词
激光等离子体; x射线光谱; 受激拉曼散射; 不稳定性; 一维粒子模拟程序;

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