強(qiáng)激光與等離子體作用產(chǎn)生的不穩(wěn)定性頻譜及x射線光譜的模擬研究.pdf

1、在激光技術(shù)的迅速發(fā)展的刺激下,人們得到了超短超強(qiáng)激光脈沖,并且對(duì)激光聚變的研究成為了科技領(lǐng)域的焦點(diǎn)。激光等離子體的不穩(wěn)定性的研究以及產(chǎn)生阿秒X射線脈沖研究等,對(duì)激光聚變技術(shù)的發(fā)展具有重大的意義。
　　本文首先研究了波長810nm、脈寬為0.81 ps的圓偏振激光脈沖與毫米量級(jí)的一維均勻等離子體相互作用,所產(chǎn)生的受激拉曼散射的不穩(wěn)定性。其中采用了Manlry-Rowe關(guān)系式和參量不穩(wěn)定性的一維色散關(guān)系式,并利用一維粒子模擬程序分析了

2、激光沿著靶傳播過程中在不同位置的受激拉曼散射。以此同時(shí),我們又討論了激光強(qiáng)度、電子等子離體密度以及等離子體靶的尺度對(duì)前向拉曼散射和背向拉曼散射的影響。相比于前向拉曼散射和側(cè)向拉曼散射,背向拉曼散射的空間增長率最大。當(dāng)激光傳播到距離為300?處(等離子體尺度約為8000?),背向拉曼散射已經(jīng)幾乎增長完畢,而前向拉曼散射還在增長過程中。所以沿著等離子體靶前向拉曼散射是一個(gè)緩慢增長的過程,背向拉曼散射是一個(gè)略有減弱的過程。拉曼散射與激光強(qiáng)度、

3、等離子體密度密切相關(guān)。對(duì)于同樣的等離子體靶,激光強(qiáng)度越強(qiáng),拉曼散射的不穩(wěn)定現(xiàn)象越明顯,并且不穩(wěn)定區(qū)域會(huì)隨之增大、直到產(chǎn)生連續(xù)光譜;在激光強(qiáng)度不變的情況下,等離子體密度越大,不穩(wěn)定也現(xiàn)象越明顯,同樣不穩(wěn)定區(qū)域也增大,最后也將產(chǎn)生連續(xù)光譜。在同樣強(qiáng)度的激光以及同樣的等離子體密度的情況下,等離子體靶的尺度越大,泵浦波衰竭越嚴(yán)重,Stokes峰和anti-Stokes峰越弱越寬;相反靶的尺度越小,損失的激光能量小,anti-Stokes峰和 a

4、nti-Stokes峰越是分立的,而且各峰都非常尖銳,峰值很高。
　　針對(duì)通過超短超強(qiáng)激光與兩個(gè)固體靶相互作用進(jìn)而產(chǎn)生阿秒X射線脈沖的設(shè)計(jì)方案,我們運(yùn)用一維粒子模擬程序?qū)ζ溥M(jìn)行了數(shù)值模擬計(jì)算。著重研究了該方案中驅(qū)動(dòng)激光脈沖強(qiáng)度以及源靶厚度對(duì)阿秒X射線脈沖的影響。結(jié)果表明在一定的激光強(qiáng)度范圍內(nèi),阿秒X射線脈沖的頻率隨著驅(qū)動(dòng)激光脈沖強(qiáng)度的增強(qiáng)而逐漸增大。在驅(qū)動(dòng)激光強(qiáng)度和源靶厚度最優(yōu)的條件下,探測光的頻率越大,產(chǎn)生的阿秒X射線脈沖波長越