超短脈沖在等離子體中的自壓縮.pdf

1、隨著激光技術(shù)特別是超短脈沖啁啾放大技術(shù)的發(fā)展，激光脈沖寬度已經(jīng)進入了飛秒的范圍，激光的輸出功率也提高了5-6個量級。超短脈沖激光的聚焦強度(激光強度)已經(jīng)達到了1021W/cm2，甚至更高的強度。這種強度的激光可以產(chǎn)生遠遠大于原子內(nèi)電場的超強電場，同時也產(chǎn)生了大于1011bar的超高壓和104T的超強磁場，可以產(chǎn)生溫度高達109K的黑體輻射。在這樣強的電場中，電子的振蕩速度接近光速。這給許多應用學科帶來巨大的沖擊和機遇，極大的拓展了物理

2、學的研究領域，由此促進了強場物理的發(fā)展。 激光等離子體相互作用的研究作為強場物理的重要組成部分，在脈沖激光的壓縮、等離子體自聚焦、粒子加速技術(shù)、等離子體鍍膜技術(shù)、以及實現(xiàn)“快點火”激光核聚變等方面有著更深入的研究。其中強激光脈沖在氣體、疏松材料固體等介質(zhì)中傳輸時的自聚焦，引起了諸如激光脈沖的自壓縮，成絲以及產(chǎn)生孤子的現(xiàn)象。而激光脈沖在等離子體中的傳播過程中同樣出現(xiàn)了脈沖壓縮、產(chǎn)生孤子以及孤子對、形成電子和離子的密度空泡等現(xiàn)象。

3、 激光脈沖在非線性介質(zhì)傳輸過程中自相位調(diào)制效應與群速色散效應同時作用。其中SPM所導致的頻移將隨著傳輸距離的增加而不斷增大，即脈沖在傳輸過程中將不斷產(chǎn)生出新的頻率成分。這些新產(chǎn)生的光子擴大了脈沖激光光譜的帶寬，可產(chǎn)生更短的脈沖。而由色散所引起的啁啾效應并不產(chǎn)生新的頻率，而只是對脈沖所包含的各種頻率成分進行重新安排。 文章通過對激光等離子體相互作用的非線性薛定諤方程進行分析，具體研究了等離子體密度、激光脈沖的脈寬以及強度等參

4、量影響下飛秒強激光脈沖在等離子體中的自壓縮行為。結(jié)果表明在等離子體密度接近臨界密度、激光光強接近相對論光強的范圍內(nèi)，隨著激光脈沖寬度、激光強度的增大，飛秒強激光脈沖在等離子體中傳播的自壓縮現(xiàn)象越明顯。等離子體密度越大，GVD效應增強，從而削弱了飛秒強激光脈沖在等離子體中傳播的自壓縮行為。其中SPM效應總是起主要作用，因而激光脈沖在等離子體中的傳輸過程中呈現(xiàn)出明顯壓縮的現(xiàn)象。 改變等離子體密度、激光脈沖的脈寬以及強度，激光脈沖出現(xiàn)