激光等离子体相互作用下阿秒脉冲的产生及其特性研究

论文摘要

激光技术的研究发展越来越成熟,通过不断完善来满足各种性能的需求。在激光技术领域,调Q技术使激光脉冲到纳秒量级,锁模技术将激光脉冲带入到皮秒量级,对锁模技术的进一步发展中,又打开了激光脉冲的飞秒量级的大门,现如今,仅有几个光学周期的超短激光脉冲是一项新的技术。它的应用已经在物理学行业内成为了炙手可热的话题。本文通过LPIC++程序进行粒子模拟（Particle-In-Cell,PIC）,对超短激光与等离子体相互作用（Laser-Plasma Interaction,LPI）过程中阿秒脉冲（Attosecond Pulse,AP）产生的特性进行研究分析。在超短激光脉冲中,载波包络相位（Carrier-Envelope-Phase,CEP）代表着包络下的场周期性变化的趋势。CEP一旦确定,场振荡也就确定了。通过不同强度的入射超短激光脉冲打到等离子体上,主要由三种机制产生AP辐射:相干尾波辐射（Coherent Wake Emission,CWE）是通过线性模式转换产生的高次谐波辐射;相对论振荡镜辐射（Relativistic Oscillating Mirror,ROM）是在激光经镜面反射后,由于多普勒上移产生的受傅里叶变换限制的AP辐射;相干同步辐射（Coherent Synchrotron Emission,CSE）则是通过纳米电子束的储存能量有效地耦合到电磁辐射中,最终产生的AP辐射。通过调节激光、等离子体与模拟盒参数对LPI过程进行PIC模拟,再分析处理模拟输出的辐射信号。但是对于信号处理方法的选择上,就需要考虑到信号的时空分辨率,只有分辨率达到了一定的要求,才能对信号更好的去提取分析。论文分别分析了快速傅里叶变换（Fast Fourier Transform,FFT）、短时傅里叶变换（Short-time Fourier Transform,STFT）、小波变换（Wavelet Transform,WT）、韦格纳分布（The Wigner-ville Distribution,WD）、S变换以及广义S变换这六种方式的优缺点,最终选择广义S变换为最优的信号处理方法。对辐射信号采用广义S变换进行处理分析后,在入射超短激光脉冲反射方向与传输方向都获得了AP辐射。最后对产生AP辐射影响因素进行分析,发现CEP对HHG有很大的影响,并且CSE产生AP的光谱衰减指数要比ROM的更加平缓。这一特性表明,AP辐射的强度可以进一步提升,这也为获得新的短波长相干辐射源指明了方向。

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文章来源

类型: 硕士论文

作者: 张以辉

导师: 董全力,李志刚

关键词: 阿秒脉冲,高次谐波,载波包络相位,相干同步辐射

来源: 鲁东大学

年度: 2019

分类: 基础科学,信息科技

专业: 物理学,无线电电子学

单位: 鲁东大学

分类号: TN24

总页数: 69

文件大小: 2336K

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