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激光在大气中驱动的强太赫兹辐射的理论和实验研究 认领 被引量:1
1
作者 王伟民 张亮亮 +2 位作者 李玉同 张杰 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2018年第12期63-72,共10页
两束双色激光脉冲能在大气中产生MV/cm的强太赫兹波.本文主要介绍了我们最近的三项理论和实验工作,澄清了双色激光方案的物理机制这个长期存在的问题,并对该方案进行了推广.为了在气体中有效地产生太赫兹波,在广泛研究的双色激光方案中... 两束双色激光脉冲能在大气中产生MV/cm的强太赫兹波.本文主要介绍了我们最近的三项理论和实验工作,澄清了双色激光方案的物理机制这个长期存在的问题,并对该方案进行了推广.为了在气体中有效地产生太赫兹波,在广泛研究的双色激光方案中两束激光的频率比ω2/ω1总是被取为1:2.首先从理论上预测采用其他频率比时,此方案仍能有效地工作,并通过实验进行证实.实验上观察到在新的频率比ω2/ω1=1:4,2:3下,也能有效地产生太赫兹波;观察到通过旋转较长波长的激光脉冲的偏振方向,能够有效地调节太赫兹波的偏振,但是旋转波长较短的激光脉冲的偏振方向,太赫兹波的偏振几乎没有变化,这违背了多波混频理论中极化率张量对称性的要求;采用不同的频率比时,太赫兹能量定标率并没有显示出明显的区别,这与多波混频理论预测的能量定标率不符.这些实验结果与等离子体电流模型及粒子模拟结果符合得很好.因此,该研究不仅对双色激光方案进行了推广,而且证实了其物理机制应该归结为等离子体电流模型. 展开更多
关键词 太赫兹辐射 光电离 激光等离子体相互作用 粒子模拟
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超强激光打造新型粒子加速器 认领
2
作者 张杰 钱列加 《科技纵览》 2017年第11期58-61,共4页
上海交通大学等单位围绕“超强激光驱动粒子加速及其重要应用”开展了富有创新性的研究,在其中的关键物理和技术两方面取得了一系列重要进展,为实现从激光等离子体“加速”到“加速器”的突破奠定了坚实基础。
关键词 粒子加速器 超强激光 上海交通大学 激光等离子体 激光驱动
大气环境下飞秒激光对铝靶烧蚀过程的研究 认领
3
作者 康小卫 陈龙 +1 位作者 陈洁 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2016年第5期197-203,共7页
利用时间分辨的光阴影成像技术研究了在大气环境下飞秒激光烧蚀铝靶的动态过程.在入射激光能量为4 mJ,激光光斑超过1 mm时,激光烧蚀区表面物质以近似平面冲击波形式向外喷射;在同样激光能量下、激光光斑较小时(约0.6 mm),激光烧蚀区... 利用时间分辨的光阴影成像技术研究了在大气环境下飞秒激光烧蚀铝靶的动态过程.在入射激光能量为4 mJ,激光光斑超过1 mm时,激光烧蚀区表面物质以近似平面冲击波形式向外喷射;在同样激光能量下、激光光斑较小时(约0.6 mm),激光烧蚀区以近似半球形冲击波形式向外喷射.当激光能量比较大时(7 mJ),发现空气的电离对于激光烧蚀靶材有着重要影响.在光轴附近烧蚀产生的喷射物具有额外的柱状和半圆形的结构,叠加在平面冲击波结构上. 展开更多
关键词 激光烧蚀 平面冲击波 半球形冲击波 大气环境
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激光带宽对等离子体中受激拉曼散射不稳定性的抑制效应 认领 被引量:1
4
作者 赵耀 郑君 +3 位作者 於陆勒 陈民 翁苏 《中国科学:物理学、力学、天文学》 CSCD 北大核心 2015年第3期59-68,共10页
本文研究了激光带宽对等离子体中受激拉曼散射不稳定性激发的抑制效应.通过改变激光参数和等离子体参数,利用一维粒子模拟验证了当激光带宽远大于线性增长率时,带宽对受激拉曼散射的线性增长阶段具有明显的抑制作用.模拟研究同时表明通... 本文研究了激光带宽对等离子体中受激拉曼散射不稳定性激发的抑制效应.通过改变激光参数和等离子体参数,利用一维粒子模拟验证了当激光带宽远大于线性增长率时,带宽对受激拉曼散射的线性增长阶段具有明显的抑制作用.模拟研究同时表明通过选择适当的调频参数和降低受激拉曼散射的线性增长率可以使带宽的抑制效应更明显.但是激光带宽并没有使受激拉曼散射完全消失,其抑制作用主要体现在延长不稳定性线性增长的时间. 展开更多
关键词 受激拉曼散射 激光带宽 惯性约束核聚变 参量不稳定
双色激光与气体作用产生太赫兹辐射的研究 认领
5
作者 杨柳 陈燕萍 +2 位作者 陈民 徐剑秋 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2015年第7期267-273,共7页
强激光脉冲与气体靶作用是产生高功率太赫兹(Tnz)辐射的一个重要途径。利用光电离电流模型研究了同向传播的波长为0.8gm的激光及其半频光为1.6gm的激光与气体作用产生强太赫兹辐射的过程。讨论了气体种类、激光振幅、双色激光相位... 强激光脉冲与气体靶作用是产生高功率太赫兹(Tnz)辐射的一个重要途径。利用光电离电流模型研究了同向传播的波长为0.8gm的激光及其半频光为1.6gm的激光与气体作用产生强太赫兹辐射的过程。讨论了气体种类、激光振幅、双色激光相位差对离化电流的影响。与通常的0.8μm激光及其倍频光组合相比,在同等激光强度下利用半频光组合可以产生更强的太赫兹辐射,约为倍频情况下的两倍。通过改变双色激光偏振方向的夹角,当两个光的偏振垂直时,即使半频光的强度远低于基频光,离化电流的方向也由半频光的偏振方向决定。 展开更多
关键词 光谱学 太赫兹辐射 双色激光 离化电流模型 偏振夹角
运动流体界面Rayleigh-Taylor不稳定性研究 认领
6
作者 刘晋陆 《中国科学:物理学、力学、天文学》 CSCD 北大核心 2015年第8期71-77,共7页
本文从非相对论流体和相对论流体的基本方程组出发,讨论了重力场下处于匀速运动的两种理想流体界面在随动参考系与实验室参考系下Rayleigh-Taylor(RT)线性不稳定性的增长率.计算表明,非相对论流体RT不稳定增长率与参考系的选择无关.... 本文从非相对论流体和相对论流体的基本方程组出发,讨论了重力场下处于匀速运动的两种理想流体界面在随动参考系与实验室参考系下Rayleigh-Taylor(RT)线性不稳定性的增长率.计算表明,非相对论流体RT不稳定增长率与参考系的选择无关.相对论流体温度和压强对RT不稳定有抑制作用,且相对论流体的速度也使该不稳定增长率下降. 展开更多
关键词 Rayleigh-Taylor不稳定 运动界面 相对论流体
高反射效率高定向性的热解石墨晶体X射线谱仪 认领
7
作者 闫文超 苏鲁宁 +14 位作者 林晓宣 杜飞 袁大伟 廖国前 刘成 沈忠伟 陈黎 李玉同 马景龙 鲁欣 王瑄 王兆华 魏志义 张杰 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2014年第17期127-131,共5页
基于高定向热解石墨晶体(highly oriented pyrolitic graphite,HOPG)研制了一种新型反射式X射线谱仪.该谱仪具有高反射效率、较高能谱分辨率及相对较宽的能谱测量范围.根据计算,在相同的入射条件下,该谱仪的效率比一般X射线弯晶... 基于高定向热解石墨晶体(highly oriented pyrolitic graphite,HOPG)研制了一种新型反射式X射线谱仪.该谱仪具有高反射效率、较高能谱分辨率及相对较宽的能谱测量范围.根据计算,在相同的入射条件下,该谱仪的效率比一般X射线弯晶谱仪高3个量级;谱仪能谱分辨率理论值最高达350;理论探测范围是6.891keV至9.193keV.我们将该谱仪应用在高功率密度激光与固体靶相互作用的实验中,发现在普通弯晶谱仪无法采到信号的实验条件下,HOPG谱仪依然采集到清晰的Cu K谱线.分析发现在8.048keV(Cu的Ka光子能量)附近的能谱分辨能力最高达到40eV,分辨率大于200. 展开更多
关键词 高定向性的热解石墨晶体 X射线 高反射效率谱仪
激光诱导击穿光谱在液体样品分析中的应用 认领 被引量:7
8
作者 杨柳 陈燕萍 +1 位作者 徐剑秋 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2014年第10期1-12,共12页
介绍了激光诱导击穿光谱(LIBS)技术的原理,重点讨论了该技术在液体样品方面的技术发展和应用,分析并比较了选取不同样品形式(液体内部、液体表面、液体喷流、液滴以及将液体转化为固体等)的优劣,指出提高元素检测限的关键。液体L... 介绍了激光诱导击穿光谱(LIBS)技术的原理,重点讨论了该技术在液体样品方面的技术发展和应用,分析并比较了选取不同样品形式(液体内部、液体表面、液体喷流、液滴以及将液体转化为固体等)的优劣,指出提高元素检测限的关键。液体LIBS技术因其可在线、快速检测等优点,在环境检测、污水处理、生物医药、工业控制等诸多方面具有巨大的应用潜力。 展开更多
关键词 光谱学 激光诱导击穿光谱 液体 元素检测
强激光与细锥靶相互作用产生强流高能电子束的研究 认领
9
作者 穆洁 +1 位作者 郑君 张杰 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2013年第13期390-397,共8页
本文提出采用了强激光与细锥形靶作用,产生大量定向高能电子,用于快点火激光聚变方案研究.通过PIC模拟,研究了细锥靶和激光脉冲的各项参数,对产生高能电子的影响.模拟发现,细锥靶开口10时能够产生较多的高能电子,当开口角度逐渐增大时,... 本文提出采用了强激光与细锥形靶作用,产生大量定向高能电子,用于快点火激光聚变方案研究.通过PIC模拟,研究了细锥靶和激光脉冲的各项参数,对产生高能电子的影响.模拟发现,细锥靶开口10时能够产生较多的高能电子,当开口角度逐渐增大时,高能电子的能量和数目都有一定程度下降.若为细锥靶加上预等离子体,产生的高能电子的数目将大大提高,而最高的电子能量将会下降.中等能量的电子加速主要由于激光有质动力加速,而高能量的电子加速主要由于电子感应加速.随着激光脉宽的增加,高能电子的数量直线上升. 展开更多
关键词 细锥形靶 电子加速 感应共振加速
少周期激光脉冲与气体作用产生的离化电流和THz波辐射 认领 被引量:1
10
作者 杜海伟 陈民 +2 位作者 张凯云 十张杰 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2012年第17期266-271,共6页
本文通过理论和数值模拟,研究少周期激光脉冲电离气体原子产生的离化电流以及相应的THz波辐射.研究表明,少周期激光脉冲离化气体后能产生较大的离化电流,因而可以产生较强的THz辐射.不同的少周期激光脉冲相位导致电离出的电子初始... 本文通过理论和数值模拟,研究少周期激光脉冲电离气体原子产生的离化电流以及相应的THz波辐射.研究表明,少周期激光脉冲离化气体后能产生较大的离化电流,因而可以产生较强的THz辐射.不同的少周期激光脉冲相位导致电离出的电子初始速度和电离起始时刻不同,从而产生的离化电流有所不同,辐射的THz波随激光脉冲的相位成周期性变化.该理论得到一维PIC数值模拟的验证.对于给定的激光脉冲相位,离化电流和THz辐射振幅并没有随入射激光振幅的增加而单调增加,而是存在一些极值点.与均匀分布气体相比,当气体分布具有一定梯度时,辐射表现相似的规律,但频谱会发生一定的变化. 展开更多
关键词 离化电流 THZ辐射 PIC模拟
基于光场离化电流机制产生强太赫兹辐射的参数优化研究 认领 被引量:2
11
作者 张铠云 杜海伟 +1 位作者 陈民 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2012年第16期121-129,共9页
基于超短激光脉冲与气体作用通过光场离化电流产生太赫兹(THz)辐射的模型,研究了用双色激光脉冲的方法产生强THz辐射的优化参数条件.数值计算表明,导致THz辐射产生的离化电流主要是由一阶电离过程产生的,高阶离化对该电流产生的... 基于超短激光脉冲与气体作用通过光场离化电流产生太赫兹(THz)辐射的模型,研究了用双色激光脉冲的方法产生强THz辐射的优化参数条件.数值计算表明,导致THz辐射产生的离化电流主要是由一阶电离过程产生的,高阶离化对该电流产生的贡献很小.通过调节基频光与倍频光的配比、相位差都能增大离化电流,从而可以提高THz辐射振幅.将激光波长拓展到中红外波段,也有利于提高离化电流.此外,改变作用气体的种类也能改变离化电流.在激光和密度参数相等的情况下,在氦气中可以产生高于氮气中2倍左右的离化电流. 展开更多
关键词 太赫兹辐射 离化电流 双色激光脉冲
High power terahertz pulses generated in intense laser-plasma interactions 认领
12
作者 李玉同 王伟民 +1 位作者 李春 《中国物理B:英文版》 SCIE EI CAS CSCD 2012年第9期24-31,共8页
Terahertz (THz) radiation has attracted much attention due to its wide potential applications. Though radiation can be generated with various ways, it is still a big challenge to obtain strong tabletop sources. Plasma... Terahertz (THz) radiation has attracted much attention due to its wide potential applications. Though radiation can be generated with various ways, it is still a big challenge to obtain strong tabletop sources. Plasma, with the advantage of no damage limit, is a promising medium to generate strong THz radiation. This review reports recent advances on strong THz radiation generation from low-density gases and high-density solid targets at different laser intensities. 展开更多
关键词 太赫兹辐射 等离子体 脉冲强激光 相互作用 高功率 激光强度 THz 无损伤
Electron acceleration by tightly focused radially polarized few-cycle laser pulses 认领
13
作者 刘晋陆 郑君 《中国物理:英文版》 SCIE EI CAS CSCD 2012年第2期 278-285,共8页
Within the framework of plane-wave angular spectrum analysis of the electromagnetic field structure,a solution valid for tightly focused radially polarized few-cycle laser pulses propagating in vacuum is presented.The... Within the framework of plane-wave angular spectrum analysis of the electromagnetic field structure,a solution valid for tightly focused radially polarized few-cycle laser pulses propagating in vacuum is presented.The resulting field distribution is significantly different from that based on the paraxial approximation for pulses with either small or large beam diameters.We compare the electron accelerations obtained with the two solutions and find that the energy gain obtained with our new solution is usually much larger than that with the paraxial approximation solution. 展开更多
关键词 激光脉冲 电子加速 周期 极化 径向 聚焦 傍轴近似 角谱分析
Brief Introduction to the Foundation of CAI Shidong Award for Plasma Physics 认领
14
作者 《等离子体科学和技术:英文版》 SCIE EI CAS CSCD 2010年第3期260-261,共2页
<正> The late Academician Professor CAI Shidong was an outstanding plasma physicist who had madeseminal contributions in both fundamental plasma theories and controlled thermonuclear fusion energyresearch. Profe... <正> The late Academician Professor CAI Shidong was an outstanding plasma physicist who had madeseminal contributions in both fundamental plasma theories and controlled thermonuclear fusion energyresearch. Professor CAI was also one of the pioneers in China's plasma physics research. In 1973, ProfessorCAI decided to leave U.S. and return to China in order to help pushing forward plasma physics research 展开更多
关键词 等离子体 物理学奖 基金会 等离子物理 聚变能源 物理学家 开拓者 热核
激光等离子体相互作用的受激拉曼散射饱和效应 认领 被引量:1
15
作者 张蕾 董全力 +4 位作者 赵静 王首钧 何民卿 张杰 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2009年第3期1833-1837,共5页
在激光等离子体相互作用过程中,受激拉曼散射(SRS)会通过Langmuir波衰减不稳定性(LDI)和电子俘获两种机理饱和.文章给出均匀一维等离子体和低强度非相对论激光作用中,LDI和电子俘获两种机理下的SRS饱和时间的解析表达式.SRS饱和时... 在激光等离子体相互作用过程中,受激拉曼散射(SRS)会通过Langmuir波衰减不稳定性(LDI)和电子俘获两种机理饱和.文章给出均匀一维等离子体和低强度非相对论激光作用中,LDI和电子俘获两种机理下的SRS饱和时间的解析表达式.SRS饱和时间与入射激光强度,电子密度,电子温度,初始电子密度微扰等参数有关.解析理论计算得到了与模拟和实验相符的结果. 展开更多
关键词 受激拉曼散射 饱和 Langmuir波衰变不稳定性(LDI) 电子俘获
粒子模拟程序的发展及其在激光等离子体相互作用研究中的应用 认领 被引量:5
16
作者 陈民 +2 位作者 郑君 马燕云 张杰 《计算物理》 EI CSCD 北大核心 2008年第1期 43-50,共8页
介绍针对超短超强激光脉冲与等离子体相互作用研究的多维粒子模拟程序KLAP.在其一维程序KLAPID中,考虑场电离、碰撞离化及两体碰撞效应后,程序可以用于研究短脉冲激光与中性物质的相互作用.在其三维程序KLAP3D中,为了研究加速能量... 介绍针对超短超强激光脉冲与等离子体相互作用研究的多维粒子模拟程序KLAP.在其一维程序KLAPID中,考虑场电离、碰撞离化及两体碰撞效应后,程序可以用于研究短脉冲激光与中性物质的相互作用.在其三维程序KLAP3D中,为了研究加速能量达GeV的长距离激光尾波场加速问题,程序采用移动窗口技术,使得模拟尺度可以达到厘米量级.同时介绍了利用KLAP程序得到的有关THz辐射、激光与中性气体相互作用中的脉冲及离化波前演化、激光固体靶作用中表面电子加速及激光尾波场加速的研究实例. 展开更多
关键词 粒子模拟 等离子体 超短超强激光 并行计算 移动窗口
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激光脉冲在等离子体中的压缩分裂 认领 被引量:2
17
作者 栾仕霞 张秋菊 +1 位作者 武慧春 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2008年第6期 3646-3652,共7页
通过数值求解一维非线性薛定谔方程,研究了圆偏振入射激光脉冲在初始密度范围为1/4到略低于1倍临界密度的等离子体中的自压缩和分裂现象.提高等离子体密度和入射激光强度以及减小脉冲宽度可以在更短的传输距离获得有效的激光脉冲压缩,... 通过数值求解一维非线性薛定谔方程,研究了圆偏振入射激光脉冲在初始密度范围为1/4到略低于1倍临界密度的等离子体中的自压缩和分裂现象.提高等离子体密度和入射激光强度以及减小脉冲宽度可以在更短的传输距离获得有效的激光脉冲压缩,压缩后的脉冲半高宽度可达到初始脉冲半高宽度的1/35,甚至更小.这种压缩是激光脉冲在等离子体中形成高阶孤子的过程中产生的,可以获得比在稀薄等离子体中更好的压缩比例.数值计算的结果给出了该情况下激光脉冲在等离子体中自压缩后形成的高阶孤子分裂.利用一维粒子数值模拟程序(particle-in-cell,PIC)也观察到了脉冲的压缩和分裂现象,得到了与数值计算一致的结果. 展开更多
关键词 非线性薛定谔方程 自压缩 脉冲分裂 粒子模拟
等离子体中Fokker—Planck方程的有限元模拟 认领 被引量:1
18
作者 翁苏 《计算物理》 CSCD 北大核心 2007年第2期 134-140,共7页
利用有限元方法设计了一套相对简单明了的求解Fokker-Planck方程的方案.这个方案不必严格限制计算格点的步长和时间步长,就可以确保分布函数的非负性和粒子数的守恒.通过一维程序模拟,进一步证实了这个方案的可靠性.对于多维问题... 利用有限元方法设计了一套相对简单明了的求解Fokker-Planck方程的方案.这个方案不必严格限制计算格点的步长和时间步长,就可以确保分布函数的非负性和粒子数的守恒.通过一维程序模拟,进一步证实了这个方案的可靠性.对于多维问题的分析和一维问题完全一样,所以非常容易将其推广到多维问题. 展开更多
关键词 FOKKER-PLANCK方程 有限元方法 等离子体 Legendre展开式
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相对论效应对大振幅电子等离子体振荡破裂影响的数值模拟 认领 被引量:1
19
作者 徐慧 张杰 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2007年第2期 968-976,共9页
通过数值求解符拉索夫方程和泊松方程,研究了相对论效应和温度效应对等离子体振荡破裂的影响.不考虑相对论效应情况下,初始扰动幅度较小时,不会发生等离子体振荡破裂,系统具有时间周期性.此时电子温度的增加,会使得等离子体振荡... 通过数值求解符拉索夫方程和泊松方程,研究了相对论效应和温度效应对等离子体振荡破裂的影响.不考虑相对论效应情况下,初始扰动幅度较小时,不会发生等离子体振荡破裂,系统具有时间周期性.此时电子温度的增加,会使得等离子体振荡最大幅度减小.考虑相对论效应时。即使初始的等离子体电子密度扰动幅度不大,随着时间演化,相对论效应也能导致等离子体振荡破裂。而且初始电子密度扰动越小,产生等离子体振荡破裂所需时间越长.在初始电子密度扰动较大时,无论考虑和不考虑相对论效应都会出现波破裂,但两者的结果有很大不同.此外温度效应会降低能发生等离子体波破裂的阈值;等离子体波的相速度越大,能产生的波破裂现象也越明显. 展开更多
关键词 等离子体振荡 相对论效应 振荡破裂
稠密等离子体表面不稳定性的入射光偏振态效应 认领
20
作者 何民卿 +3 位作者 武慧春 翁苏 董全力 张杰 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第11期2008-2012,共5页
用二维粒子模拟程序研究了相对论强激光和稠密等离子体相互作用引起的表面不稳定。数值模拟表明,在S偏振光作用下,等离子体表面出现了类瑞利-泰勒不稳定性。形成的不稳定结构随时间发展进一步深入到等离子体内部,最终使等离子体密度... 用二维粒子模拟程序研究了相对论强激光和稠密等离子体相互作用引起的表面不稳定。数值模拟表明,在S偏振光作用下,等离子体表面出现了类瑞利-泰勒不稳定性。形成的不稳定结构随时间发展进一步深入到等离子体内部,最终使等离子体密度形成分层泡状结构,并向前传播。这种不稳定的产生与初始等离子体密度有密切关系,在高于20倍临界密度等离子体的表面没有明显观察到这种不稳定。在P偏振激光作用下,等离子体表面不能明显地形成这种结构。因此在三维几何结构下,这种等离子体表面不稳定性将呈现各向异性。这种表面不稳定将直接影响高次谐波产生和离子加速效率。 展开更多
关键词 激光等离子体相互作用 类瑞利-泰勒不稳定性 泡状结构 粒子模拟
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