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强激光在电子—正电子—离子等离子体中的传播特性

景敏  
【摘要】:激光在等离子体中的传播在高次谐波产生、新型光源、尾场激发和脉冲压缩等领域都起着非常重要的作用,并引起了人们的广泛关注。最近,人们在实验室中利用新型设备产生了正负电子对,而且发现当强激光在等离子体中传播时,会导致正负电子对的产生进而引起电子-正电子-离子(E-P-I)等离子体的产生,这种三组分等离子体的特殊性使得研究强激光与E-P-I等离子体相互作用成为新的科研方向。正文对强激光在非均匀磁化E-P-I等离子体中的传播特点和强激光在均匀非磁化E-P-I等离子体中的一维光孤波及其稳定性进行了讨论。本论文的主要内容如下:第一章简要介绍了激光等离子体物理研究意义、基础知识以及激光与等离子体的相互作用,并对激光与等离子体相互作用中的几种非线性现象做了详细介绍。第二章针对强激光在非均匀磁化E-P-I等离子体中的传播进行了研究,通过考虑相对论效应和有质动力效应,获得描述该系统的方程为一个具有非均匀及磁化效应的修正非线性薛定谔方程(NLSE)及其在一维情况下的孤波解,并进一步研究了系统的调制不稳定性。数值模拟结果发现等离子体中正电子与负电子比值的增加、外部磁场强度的增加以及等离子体密度的非均匀性分布都会引起激光束与等离子体之间更为强烈的非线性相互作用,出现许多丰富的非线性现象。第三章讨论了强激光在均匀非磁化E-P-I等离子体中的一维光孤波及其稳定性。我们在一维情况下,对已知系统的控制方程进行求解,首先运用Sagdeev势方法,确定系统存在孤子解,并得到传播时激光矢势的数值解;其次对系统的控制方程进行近似展开最终转换成广义NLSE的形式,进而给出传播时激光矢势的近似解;最后通过理论分析和数值方法对这一物理系统的控制方程存在的三种孤波解的稳定性进行了分析。第四章总结了本文的研究结果。


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