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深度解读

通过调制激光纵向轮廓提高超强激光自导引的研究

星之球科技 来源:中国科学院2015-06-30 我要评论(0 )   

强激光脉冲的导引在电子加速以及非线性光学等离子体领域是非常主要的课题。为实现在介质中的导引,光束自身需克服衍射。激光相

      强激光脉冲的导引在电子加速以及非线性光学等离子体领域是非常主要的课题。为实现在介质中的导引,光束自身需克服衍射。激光相对论自聚焦的条件是P>17ω02/ωp2=Pc;当P>Pc时,激光光斑逐渐变窄,有质动力将等离子体电子排斥开并形成离子通道。从而自聚焦在“匹配”尺寸稳定,离子对电子的回复力与有质动力相互平衡。
 
  图1尾场3维结构及电场沿轴向分布图
  短脉冲激光有质动力将等离子体中电子以放射状向四周排斥,抵消了质量相对论效益对折射率的影响。模拟结果表明超强短脉冲激光在初始阶段的演化后逐渐稳定传输。在初期焦斑内的激光能量主要耗散在衍射及即时的电离上,前端的光子逐渐减速从而导致红移并形成频率的正啁啾。陡峭的脉冲前端最终形成了光学“冲击波”,其产生被描述为两阶段过程:开始是脉冲的自陡峭,后续是前端逐渐向后“腐蚀”。为降低衍射并导引激光在低密度等离子体中传输,引入低强度的“先导”脉冲,将电子横向排斥开并提高了折射率,从而使主脉冲演变成冲击波形状,之后冲击波状脉冲保持聚焦状态,即使“先导”脉冲逐渐消散。图1(a)和(b)所示为尾场结构,(c)和(d)则是再先导脉冲作用下对比图。初始时刻都形成了“空泡”结构,且具有类似的尾场Ex轮廓(e)。先导脉冲的横向有质动力产生了低密度的等离子体通道。经过10个光斑左右的长度后,参考脉冲逐渐被耗尽,如图1(d)所示,调制脉冲所形成的尾场结构稳定而且持续加速电子。
  本文的二维模拟结果表明只要“先导”脉冲增加了折射率,同时并没有驱动纵向电场。并且主脉冲具有陡峭上升沿并能驱动空泡,其峰值能量及转换效率均能有效地被提高。

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