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《华南师范大学》 2004年
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强激光在电离气体及等离子体介质中的传输研究

刘明伟  
【摘要】: 本论文从理论上对强激光在电离气体及等离子体介质中的传输行为进行了研究。文中对强激光在电离气体中传输的电离不稳定性、矢量非傍轴传输和能量损耗机制,以及强激光在等离子体中传输的弱相对论性非线性效应、有质动力作用和尾波场效应等都作了基本的分析。论文内容及结果共分为四章:第一章为前言部分,随后三章主要是介绍作者在硕士研究生期间所做的工作。 第一章,先对惯性约束核聚变和激光核聚变”快点火”方案作了简单介绍,然后是对强激光等离子体物理的概述。 第二章,是研究强激光在电离气体中的传输。首先从Maxwell方程组出发推导出强激光在电离气体中传输的傍轴传输方程,利用源展开方法对傍轴传输方程进行分析,得到光束半径的演化方程,从而讨论传输过程中的电离调制不稳定性;再建立矢量非傍轴模型,并讨论气体电离产生等离子体所引起的激光能量损耗机制。 第三章,研究了强激光在等离子体中传输的弱相对论性非线性效应。首先从Maxwell方程组出发,推导出激光传输方程和尾波场方程。对相对论性自聚焦效应和预等离子体通道导引进行了分析。傍轴情况下的激光相对论性自聚焦传输方程将导致光束聚焦为零,光强为无穷大的奇异性出现。因此,研究了高阶相对论性非线性效应对激光传输的影响,发现高阶相对论性非线性效应能够抑制这种奇异性的出现;并对高阶相对论性非线性效应与非傍轴效应作了比较,发现高阶相对论性非线性效应起主要作用。同时,对于超短脉冲传输,分析了有限脉冲宽度效应对傍轴方程的修正,当只考虑相对论性非线性效应时将会引起激光脉冲前沿自陡峭。 第四章,研究了激光场有质动力作用及产生的电子等离子体波(尾波场)对激光传输的影响。首先利用Lorentz方程推导出由相对论因子描述的有质动力表达式。分析激光传输过程中的有质动力自通道效应,结果表明,有质动力自通道效应能增强激光自聚焦,在此基础上建立了包含有质动力自通道效应的非傍轴传输方程。最后研究了尾波场效应对激光传输的影响,发现纵向尾波场效应将导致激光脉冲不对称自相位调制。
【学位授予单位】:华南师范大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:O437

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【引证文献】
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【参考文献】
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