激光等离子体相互作用中量子电动力学效应对激光能量吸收的影响
发布时间：2021-10-31 21:21
为了研究强激光与等离子体相互作用中的量子电动力学（QED）效应对激光能量吸收的影响,用理论方法对强度为I>1022wcm-2、反方向传播的两束圆极化强激光与等离子体固体靶相互作用过程进行研究。探讨经典和QED情况下的辐射阻尼效应对激光能量吸收的影响。结果表明,在QED情况下,在相互作用过程中能够产生高能电子和高能辐射。这些高能电子集体振荡过程中的辐射阻尼导致激光能量的强吸收。QED情况比经典情况具有更好的实际应用价值。
【文章来源】：激光杂志. 2020,41(03)北大核心
【文章页数】：4 页
【部分图文】：
圆偏振强激光与固体靶相互作用的模型示意图
由式(12),(15)中可知，当超强激光与等离子体相互作用时，电磁波临界密度与等离子体频率和归一化激光强度有关。对于同样的激光和等离子体参数，在强阻尼(QED)情况下的临界密度大于弱阻尼情况时的临界密度，即nc(s)?2nc(W)。另外，临界密度随着激光强度的增大而增强。强激光与等离子体相互作用过程中，等离子体中的电子在有质动力的推动下压缩到极高密度。在弱阻尼情况下，电子密度很快就达到临界密度，因此，激光从固体靶的前表面反射回去，减小能量吸收率。然而，在强阻尼情况下，电子密度达到临界密度需要更长的时间，激光能深入渗透固体靶内部，通过碰撞将能量传递给电子而反射回去，从而能有效地提高激光能量的吸收率。图2是在经典，相对论和QED情况下的归一化激光强度与之间的关系图。从图2中可知，在经典情况下(黑线)，随着归一化激光强度的增大而线性增大。这意味着在经典情况下，电子没有受到辐射阻尼力的作用，电子能量可以无穷大。在相对论情况下(蓝线)，在0～200范围，随着的增大而线性增加。当约为200开始的变化随着的增大而缓慢增大，随着的继续增大甚至几乎不变。在QED情况下(粉红线)，首先随着归一化激光强度的增大而线性增大约为400起的变化才开始缓慢增大。从图2可以推测，经典模型中高估了电子能量，若只考虑弱辐射阻尼而不考虑QED情况又低估了电子能量。因此，在极超强激光与等离子体相互作用中，考虑QED情况下的电子能量变化规律更符合实际。
【参考文献】：
期刊论文
[1]相对论圆偏振激光与固体靶作用产生高次谐波[J]. 蔡怀鹏,高健,李博原,刘峰,陈黎明,远晓辉,陈民,盛政明,张杰. 物理学报. 2018(21)
[2]激光辐射压离子加速中的相对论效应[J]. 买买提艾力·巴克,艾米尔丁·艾米都拉,艾尔肯·扎克尔. 激光杂志. 2017(07)
[3]强激光驱动的运动电场加速质子的研究[J]. 买买提艾力·巴克,艾米尔丁·艾米都拉. 激光技术. 2017(02)
[4]超强激光-等离子体相互作用过程中的辐射阻尼效应[J]. 胡强林,肖桂兰,余晓光. 强激光与粒子束. 2013(06)
[5]激光等离子体相互作用的能量吸收机制[J]. 王琨. 湖北工业大学学报. 2010(04)
博士论文
[1]超强激光等离子体相互作用中QED效应的研究[D]. 田云先.电子科技大学 2018
[2]强激光与固体靶相互作用中的能量吸收及转化研究[D]. 葛哲屹.国防科学技术大学 2015
[3]强激光与近临界密度等离子体相互作用及加速带电粒子的研究[D]. 顾彦珺.复旦大学 2013
硕士论文
[1]近QED强度激光场中电子运动及辐射特性的研究[D]. 朱兴龙.国防科学技术大学 2015
本文编号：3468871
【文章来源】：激光杂志. 2020,41(03)北大核心
【文章页数】：4 页
【部分图文】：
圆偏振强激光与固体靶相互作用的模型示意图
由式(12),(15)中可知，当超强激光与等离子体相互作用时，电磁波临界密度与等离子体频率和归一化激光强度有关。对于同样的激光和等离子体参数，在强阻尼(QED)情况下的临界密度大于弱阻尼情况时的临界密度，即nc(s)?2nc(W)。另外，临界密度随着激光强度的增大而增强。强激光与等离子体相互作用过程中，等离子体中的电子在有质动力的推动下压缩到极高密度。在弱阻尼情况下，电子密度很快就达到临界密度，因此，激光从固体靶的前表面反射回去，减小能量吸收率。然而，在强阻尼情况下，电子密度达到临界密度需要更长的时间，激光能深入渗透固体靶内部，通过碰撞将能量传递给电子而反射回去，从而能有效地提高激光能量的吸收率。图2是在经典，相对论和QED情况下的归一化激光强度与之间的关系图。从图2中可知，在经典情况下(黑线)，随着归一化激光强度的增大而线性增大。这意味着在经典情况下，电子没有受到辐射阻尼力的作用，电子能量可以无穷大。在相对论情况下(蓝线)，在0～200范围，随着的增大而线性增加。当约为200开始的变化随着的增大而缓慢增大，随着的继续增大甚至几乎不变。在QED情况下(粉红线)，首先随着归一化激光强度的增大而线性增大约为400起的变化才开始缓慢增大。从图2可以推测，经典模型中高估了电子能量，若只考虑弱辐射阻尼而不考虑QED情况又低估了电子能量。因此，在极超强激光与等离子体相互作用中，考虑QED情况下的电子能量变化规律更符合实际。
【参考文献】：
期刊论文
[1]相对论圆偏振激光与固体靶作用产生高次谐波[J]. 蔡怀鹏,高健,李博原,刘峰,陈黎明,远晓辉,陈民,盛政明,张杰. 物理学报. 2018(21)
[2]激光辐射压离子加速中的相对论效应[J]. 买买提艾力·巴克,艾米尔丁·艾米都拉,艾尔肯·扎克尔. 激光杂志. 2017(07)
[3]强激光驱动的运动电场加速质子的研究[J]. 买买提艾力·巴克,艾米尔丁·艾米都拉. 激光技术. 2017(02)
[4]超强激光-等离子体相互作用过程中的辐射阻尼效应[J]. 胡强林,肖桂兰,余晓光. 强激光与粒子束. 2013(06)
[5]激光等离子体相互作用的能量吸收机制[J]. 王琨. 湖北工业大学学报. 2010(04)
博士论文
[1]超强激光等离子体相互作用中QED效应的研究[D]. 田云先.电子科技大学 2018
[2]强激光与固体靶相互作用中的能量吸收及转化研究[D]. 葛哲屹.国防科学技术大学 2015
[3]强激光与近临界密度等离子体相互作用及加速带电粒子的研究[D]. 顾彦珺.复旦大学 2013
硕士论文
[1]近QED强度激光场中电子运动及辐射特性的研究[D]. 朱兴龙.国防科学技术大学 2015
本文编号：3468871
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