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对强激光等离子体相互作用过程中若干基本问题的理论研究

胡强林  
【摘要】:强激光等离子体相互作用的研究,有着非常重要的应用前景,吸引了许多科学工作者对其不断探索。随着研究的不断深入,强激光与完全离化等离子体相互作用的研究结果已经不能满足现代研究对精密物理的要求,所以,对强激光部分离化等离子体的研究具有重要意义。 强激光脉冲在部分离化等离子体中传播时,由于带有束缚电子的原子(离子)的形状受强激光场的作用要发生变化,从而未完全剥离原子(离子)产生非线性极化,并且产生非线性极化电流,这和完全离化等离子体有明显的区别,势必影响强激光与它的相互作用,激光的传播特性也将不同于在完全离化等离子体中。 然而,要精确求解离子的非线性响应问题是非常困难的,尤其是介质的非线性极化率无法得到。为此,本文针对线极化激光电场提出了一离子极化的简单模型,在该模型中,用旋转椭球形来近似描述电子云的形状,并假设离子不发生再次电离,也不再与自由电子复合。通过该模型,可以自恰地得到介质的第一阶和第三阶极化率。在激光强度不是很高时,这些结果与传统的非线性谐振子模型得到的结果一致,同时通过对比,还可以得到相应的振子固有频率和非线性系数。 利用第一阶和第三阶极化率的解析结果,本文分析了强激光在部分离化等离子体中传播时,介质的折射指数的变化,并根据折射指数的变化,讨论了强激光在部分离化等离子体中传播时的自聚焦现象和等离子体通道的形成。 考虑到超短强激光脉冲能对电子产生很强的有质动力作用,本文讨论了受激光脉冲的有质动力的影响后,束缚电子产生的辐射。本文的研究为强激光部分离化等离子体相互作用的基础研究提供了理论参考。


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