高斯型等離子體產(chǎn)生環(huán)形光束的機(jī)理研究.pdf

1、激光等離子體相互作用對電子加速和慣性約束核聚變等應(yīng)用非常重要。激光在等離子體里的傳輸作為激光等離子體相互作用的基本問題受到了廣泛的關(guān)注。隨著光致等離子體技術(shù)的發(fā)展，可以通過使用光強(qiáng)分布不同的泵浦光產(chǎn)生各種形狀的等離子體，這為研究等離子體電子密度的分布對激光傳輸?shù)挠绊懱峁┝藥椭?。本論文將以高斯光束在非均勻等離子體中傳播為基礎(chǔ)，重點(diǎn)研究電子密度呈高斯分布的等離子體對弱功率激光傳輸形成環(huán)形光束的影響。
　　首先，建立了弱功率激光在高斯型

2、等離子體里的傳輸方程，并通過近似解、數(shù)值模擬研究了弱功率激光在高斯型等離子體中的傳輸特性。理論上采用修正的Wentzel-Kramers-Brillouin-Jeffreys(WKBJ)方法分析了傳輸方程，得到的近似解表明弱功率激光束在高斯型等離子體中傳播時會演化成環(huán)形光束(RSB)，并且等離子體電子密度越大、等離子體寬度越小或者傳輸距離越遠(yuǎn)所產(chǎn)生的環(huán)形光束越明顯；數(shù)值模擬表明電子密度、等離子體寬度和傳輸距離對激光在等離子體里傳輸產(chǎn)生環(huán)

3、形光束的影響與理論分析的結(jié)果基本一致。
　　其次，實(shí)驗(yàn)上利用連續(xù)的氦氖激光在飛秒脈沖在二硫化碳里成絲產(chǎn)生的等離子體通道里傳播產(chǎn)生環(huán)形光束，并且可以通過調(diào)節(jié)飛秒脈沖的功率來控制環(huán)形光束的暗斑尺寸。實(shí)驗(yàn)結(jié)果和理論分析結(jié)果比較吻合。
　　最后，利用變分法分別分析了在激光功率較高的情況下高斯型和拋物線型等離子體對激光傳輸?shù)挠绊?并發(fā)現(xiàn)脈沖的光斑尺寸和脈沖長度隨傳輸距離的演化與初始光強(qiáng)和等離子體電子密度有關(guān)。數(shù)值模擬發(fā)現(xiàn)在寬度遠(yuǎn)小于激