导读:本文包含了超短超强脉冲激光论文开题报告文献综述、选题提纲参考文献及外文文献翻译,主要关键词:脉冲,激光,超短,等离子体,光束,上海,电磁。
超短超强脉冲激光论文文献综述
张露杭,刘红杰,谷渝秋,曹磊峰,周维民[1](2018)在《超短超强激光实验伴生电磁脉冲的模拟研究》一文中研究指出靶室腔体谐振产生的电磁辐射是超短超强激光与靶相互作用实验中生成的电磁脉冲(EMP)来源之一。基于有限元分析方法,对靶室腔谐振产生电磁脉冲和电磁脉冲通过窗口向外传播这两个过程进行仿真模拟。前者模拟获得空腔和含结构模型谐振时特征磁场,结果显示内部结构对电磁场强度分布和谐振频率有显着影响;后者模拟结果显示,窗口外侧电场强度比窗口内侧高约40%,而且电磁脉冲传播到靶室外后呈球面波形式扩散并衰减。对电磁脉冲的强度衰减规律进行了分析,得到该衰减曲线的拟合函数。(本文来源于《强激光与粒子束》期刊2018年08期)
佟国栋[2](2018)在《超强超短激光与电子作用中的阿秒光脉冲产生机制的研究》一文中研究指出阿秒光脉冲是具有极短脉冲宽度的短波长辐射。用阿秒光脉冲作为探测光,可以获得超高的时间分辨能力,在物理学、化学、生物学和医学等研究领域都有重要的潜在应用。目前阿秒光脉冲的产生主要是利用激光和气体或者固体相互作用来实现。激光与气体或固体作用时能够产生高级次的谐波,将谐波的低频成分滤除后即可获得超短光脉冲。随着激光技术的发展,激光的电场强度已经超过相对论强度,光场中运动的自由电子速度接近光速,根据相对论多普勒效应,由这种超高速运动的电子所辐射的光波可以具有极高频率成分,因此有可能产生阿秒光脉冲。因此,本论文主要研究超短超强激光脉冲和自由电子的相互作用过程,分析电子的动力学过程和超高速电子辐射的特点。1.论文对强激光场与自由电子互相作用的动力学理论以及电子辐射理论进行了介绍。论文分析了经典近似下的激光场与电子的作用模型,并介绍了相对论协变形式的电子辐射理论,给出了电子辐射的时间和空间分布的经典计算方法。2.论文计算了脉冲宽度为15 fs的不同强度的高斯光束与电子的互相作用过程,并研究了相应条件下的阿秒脉冲辐射。研究结果表明,当激光强度大于相对论强度时,电子主要以纵向运动为主,辐射主要集中于纵向。通常辐射的脉冲为阿秒脉冲链,但当激光强度较大如a0= 10时,获得了脉冲宽度约为11 as的单个阿秒脉冲输出。3.论文研究了静电场与高斯光束组合的迭加场与自由电子的作用。首先计算了静电场方向与激光偏振方向一致时的情况。研究发现,静电场强度增加到5×10-4时,产生了脉冲宽度为16 as的单个阿秒脉冲。静电场强度对脉冲链中的每个阿秒脉冲的宽度影响较小。增加静电场可以有效降低产生单个阿秒光脉冲的激光强度阈值。论文还计算了静电场与激光偏振方向垂直的情形,发现增加静电场强度并不能获得单个阿秒脉冲的输出。4.论文对圆偏振高斯分布的涡旋光场与电子的互相作用进行了研究。研究结果表明,涡旋光束对电子有汇聚作用,初始分布于光斑中心附近的电子均产生了向光斑中心运动的速度分量。电子辐射的脉冲宽度仅有2as,且辐射分布的方向主要沿电子最后出射的方向。采用涡旋光束,降低了对激光强度的要求。综上,本论文研究了普通高斯光场、高斯光场和电场迭加场以及涡旋高斯光场对自由电子的作用,分析了电子的辐射脉冲,采用迭加场和涡旋场均降低了产生单个阿秒光脉冲所需的激光强度,其中采用涡旋光场的方案更有效,所获得的阿秒脉冲宽度也更小。(本文来源于《扬州大学》期刊2018-04-01)
张露杭[3](2018)在《超短超强激光驱动电磁脉冲的模拟研究》一文中研究指出超强激光与等离子体相互作用会产生丰富的电磁辐射,电磁波谱范围很广,涵盖了射频辐射到γ射线之间的宽广频段。然而,目前的研究多数集中在真空极紫外光、X射线和γ射线等高频辐射或是太赫兹波段的低频辐射,对于频率更低的微波和射频段电磁辐射的研究还不够深入,物理实验证据也比较缺乏,难以对发射电磁脉冲的物理过程获得清晰的认知。虽然目前己经有很多研究人员投入了这个科研领域,但研究进度不甚理想。伴随着技术的发展,激光的脉宽减小、能量提高,其峰值功率进一步提升,甚至达到了 PW量级。实验研究显示,激光峰值功率的提高会使实验中产生的低频电磁脉冲更加强烈,电磁脉冲对电子器件的特殊效应也更加显着。近年的超短超强激光实验中己经多次出现示波器、CCD相机等设备受损和测量信号受干扰等现象,这迫使我们进一步认识电磁脉冲的物理机制并掌握该脉冲的性质和特点。正是基于这个原因,我们开展了超短超强激光驱动电磁脉冲的模拟研究工作。从电磁脉冲的物理机制、频谱特性、强度分布及传播规律等几个方面展开研究,希望通过仿真模拟研究能进一步了解其中的物理过程,并为强激光驱动电磁脉冲相关的实验工作起到积极的参考作用。具体研究工作与创新点如下:1、用粒子模拟方法计算了超短超强激光与等离子体相互作用时,产生的高能电子出射方向比较集中,这些电子轰击靶室后会使靶室壁在短时间内不均匀带电。然后,用有限元仿真软件模拟45TW和5PW靶室的金属壁不均匀带电时,内部电磁场发生谐振的物理过程。球状靶室产生的磁场在靠近靶室壁区域和金属平台上方区域明显较强,且特征频率为288.3MHz;柱状靶室产生的磁场强度在靶室中心区域和二面角区域较弱,靠近靶室壁中部的区域较强,金属平台上部区域的磁场最强,此时电磁场特征频率为194.8MHz。靶室内的复杂结构组件不但会使内部磁场的空间分布发生改变,同时会也使其谐振特征频率发生改变。该模拟有助于深入了解激光驱动等离子体产生电磁脉冲的物理过程,也能为靶室内各种诊断设备进行有效抗电磁干扰设计提供思路。2、对靶室内产生的电磁脉冲通过窗口向外传播过程进行模拟。若以峰值电场强度来表示某点电磁脉冲强度,结果显示,在窗口靠外侧的电磁场峰值强度明显大于窗口内侧。而且电磁脉冲的波前在初始时刻平行于金属壁,经过窗口后变为类似球面波形状向外传播,强度随扩散距离的增长迅速衰减。若以窗口中轴线靶室外部分的峰值电场强度变化情况,来代表靶室外电磁脉冲强度随扩散距离而变化的规律:靠近窗口区域的峰值电场强度与距离成反比例关系,随扩散距离的增大其值迅速减小;而在距离相对较远的区域中,其峰值电场强度随扩散距离的增大而线性减小。该模拟获得了窗口各个区域的电磁脉冲强度分布特征并探究了靶室外电磁脉冲衰减规律,有助于了解靶室内电磁脉冲的传播规律,并为靶室外设备抗电磁干扰提供理论基础。(本文来源于《中国工程物理研究院》期刊2018-04-01)
王向林[4](2017)在《超短超强激光对比度提升与阿秒脉冲技术研究》一文中研究指出超短脉冲激光技术近几十年来发展迅速,朝着更强、更短两个方面不断深入。在超强方面,世界上已有多个实验室报道了拍瓦(10~(15 )W)放大系统,并且激光聚焦强度已经达到10~(22) W/cm~2量级。当超强脉冲激光与物质相互作用时因激光预脉冲和底座会形成预等离子体,严重影响主脉冲与物质相互作用的物理过程研究,提高激光脉冲的对比度成为重要的研究课题。在超短方面,自2001年科学家首次测量到阿秒脉冲以来,阿秒脉冲产生、测量与应用技术成为研究热点。针对超短超强脉冲激光对比度问题,本论文提出了一种新方法——扫描滤波法,并实现了扫描滤波技术和快速光开关技术对脉冲激光噪声的显着降低。围绕超短脉冲产生技术,本论文重点研究了阿秒实验平台建设中的阿秒脉冲产生、光谱与光电子谱测量技术,以及蓝绿光半导体激光直接泵浦钛宝石的锁模技术。本论文的主要研究内容和创新之处在于以下四个方面:一、扫描滤波法对比度提升技术研究。针对啁啾脉冲放大系统,构造随着啁啾脉冲的时间特性变化的带通滤波器,将自发辐射(ASE)和预脉冲噪声有效降低。设计扫描滤波器结构,数值模拟分析扫描滤波过程中滤波器带宽、高压脉冲沿宽度和时间抖动等参数对扫描滤波性能的影响。实验研究了快速高压脉冲沿产生、同步等问题,实现了宽带滤波器的动态扫描,利用光克尔门技术测量对比度提升一个量级。进一步研究了低电压的RTP电光晶体的窄带扫描滤波技术,在光电导开关高阻输出和50Ω同轴输出两种驱动滤波器的模式下,实现了脉冲激光的对比度显着提升。该研究的创新在于:提出了一种全新的效率高、可级联使用的激光对比度提升方法,首次实验验证了扫描滤波技术的可行性,在太瓦、拍瓦这类啁啾脉冲放大系统中具有一定的应用价值。二、快速光开关法对比度提升技术研究。针对超短脉冲激光几百皮秒至纳秒量级的ASE和预脉冲,采用1 ns的高压脉冲沿驱动快速光开关,实现了主脉冲前百皮秒量级预脉冲的有效降低。通过构造预脉冲的方法评价对比度提升效果,在1.45 ns处获得对比度提升79倍。该技术可用于高能激光前级放大中的ASE和预脉冲抑制。叁、惰性气体阿秒脉冲产生与测量研究。第一,理论分析气体介质中产生阿秒脉冲的原子气体电离率、截止光子能量、相位匹配技术等关键问题,研究建立孤立阿秒脉冲实验平台中阿秒驱动源、双光选通门、阿秒脉冲滤波和啁啾补偿技术。第二,研究了阿秒脉冲的光谱采集和泵浦探测技术——瞬态吸收谱仪,通过辅助激光锁定NIR泵浦光和XUV探测光之间的高精度同步和扫描,同步稳定度<20 as。研究了采用单层Ф100大面阵微通道板(MCP)、光纤锥、CCD的阿秒脉冲宽光谱测量技术,有效降低了采集系统中光电转化、杂散光噪声,在Ne气靶中获得的XUV超连续谱超过150 eV。第叁,研究了阿秒条纹相机技术测量阿秒脉冲参数的原理,设计并建设了一套时间飞行谱仪(TOF),获得了清晰的高次谐波光电子能谱。该研究的创新之处:在同类谱仪中首次采用单层大面阵MCP与光纤锥技术测量阿秒脉冲光谱,获得XUV超连续谱可支持变换极限脉宽<50 as;并且自主设计和建设了阿秒条纹相机。该研究为阿秒脉冲的产生与测量提供了理论和实践指导。四、蓝光和绿光半导体激光直接泵浦钛宝石激光器技术研究。研究了采用非球面透镜和柱面镜对LD的快慢轴准直技术,采用两个3.5 W的蓝光LD泵浦钛宝石激光器,用最简四镜腔获得了82 mW的连续激光。并且,研究了采用1.5 W绿光LD直接泵浦钛宝石激光技术,结合GTI镜对腔内色散给予补偿,实现了单管LD泵浦钛宝石的克尔透镜锁模运转。双端绿光LD泵浦获得了输出脉冲宽度79.4 fs和输出功率232 mW的飞秒脉冲。本项研究在国内尚属首次,获得了目前最低的启动锁模阈值,7mW启动克尔透镜锁模;并且获得了目前同类研究中最高输出单脉冲能量1.59 nJ。(本文来源于《中国科学院大学(中国科学院西安光学精密机械研究所)》期刊2017-10-01)
俞陶然[5](2017)在《用最亮光源“照”出“世界第一”显示度》一文中研究指出“要打好第一枪!”这几天,中科院上海光学精密机械研究所的沈百飞团队放弃高温假,在上海超强超短激光实验装置试用5拍瓦级(1拍瓦=1千万亿瓦)激光脉冲,这是科研团队首次用这么大功率的激光进行实验。为此,他们日夜奋战,力争下周让这个装置加速产生高能质子束,并“(本文来源于《解放日报》期刊2017-08-04)
黄海华[6](2016)在《上海成功输出世界最强激光脉冲》一文中研究指出海科路100号,两间不到800平方米的实验室,摆放着五颜六色的晶体、长长的真空管等装置,看上去没有什么特别之处。就是在这里,中科院上海光机所—上海科技大学超强激光光源联合实验室,日前成功实现了5拍瓦激光脉冲输出。这是目前已知的世界最高激光脉冲峰值功率,有(本文来源于《解放日报》期刊2016-09-09)
许琦敏[7](2016)在《“超级光源”又添一道耀眼强光》一文中研究指出又一道耀眼的强光在浦东张江亮起——近日,上海张江综合性国家科学中心超强超短激光实验装置 (SULF)完成5拍瓦激光脉冲输出,这是世界上成功输出瞬时功率的最高值! 它标志我国在该领域达到了国际领先水平。SULF的下一个目标将是在国际上率先实现10拍瓦激光输(本文来源于《文汇报》期刊2016-09-09)
兰小飞,路建新,席晓峰,胡超,张海峰[8](2015)在《单脉冲超短超强激光与铝膜作用加速质子的实验研究》一文中研究指出随着激光技术的进步,激光的聚集功率也越来越高。依托这种超强激光束开展各种强场超快科学的研究是当前非常热门的研究领域,特别是利用超强超短激光与物质相互作用来加速得到高能高品质的粒子束流。在以往的研究中,因为激光器的功率较低(仅0.1TW),单炮质子产额较低,为了满足能谱测量的统计要求,本工作实验结果均是多炮累计的结(本文来源于《中国原子能科学研究院年报》期刊2015年00期)
白春江,崔万照,余金清[9](2016)在《超短超强激光脉冲辐照超薄碳膜电离状态研究》一文中研究指出为了进一步理解极端条件下物质的电离特性,特别是超短超强激光脉冲辐照超薄靶时等离子体的形成与分布,本文以超薄碳膜为例,细致研究了超短超强激光脉冲辐照下原子的离化过程.分析和比较了强激光场直接作用电离和靶内静电场电离等两种场致电离形式,在碰撞电离可以忽略的情况下,发现更多的电离份额是来自靶内静电场的电离方式.研究了激光脉冲强度对电离的影响,发现激光脉冲强度越强,电离速度越快,产生的高价态离子所占比例也越高.当激光强度为1×10~(20)W/cm~2时,尽管该强度高于电离生成C~(+6)所需要的激光强度阈值,但该激光脉冲并不能将整个靶电离成C~(+6)离子,对此本文进行了详细的分析.在研究激光脉冲宽度的影响时,发现激光脉宽越小,电离速度越快,但越小的激光脉冲电离获得的高价态离子越少.(本文来源于《物理学报》期刊2016年11期)
姚伟鹏[10](2015)在《基于超短超强激光脉冲与多组分等离子体相互作用的单能质子束产生的理论模拟研究》一文中研究指出近年来,随着激光技术的迅速发展以及“快点火”研究的逐渐深入,超短超强激光脉冲与等离子体相互作用得到了越来越多的关注。高强度、高对比度的激光脉冲与等离子体相互作用所产生的静电场场强可以达到1012V/m,这为新型台面激光粒子加速器的发展创造了条件。而高能质子在癌症治疗、高精度成像、“快点火”以及实验室天体物理等方面都有重要的应用前景。本论文借助理论解析和数值模拟的研究方法,对基于超强激光与多组分等离子体相互作用的单能质子束的产生进行了系统的研究和讨论,着重对超强激光辐照碳氢混合固体靶产生高能质子、激光在低密度等离子体气体中传播激发尾场、激光尾场对高能质子的俘获与加速等等离子体物理领域的前沿问题进行了理论和数值模拟研究。主要内容包括以下叁个部分:第一部分研究了超强激光与碳氢混合固体靶的相互作用。在适当的激光与固体靶参数条件下,质子的辐射压加速机制占主导作用。当一束高强度的圆偏振激光脉冲辐照在固体靶上时,由于电子的荷质比相当于质子的大约1836倍,所以激光的辐射压能够通过稳定的有质动力首先直接推动固体薄靶中的电子,造成正负电荷分离。在有质动力与静电力的动态平衡作用下,激光波前处将形成一个稳定的电子层,并与其后面的质子共同构成稳定的双层结构。最终通过双层结构之间较强的电荷分离场拉动质子,实现对质子的加速。当使用碳氢混合靶时,由于电子、质子和碳离子叁者的荷质比不同,纯氢靶情况下的双层结构将变为叁层结构。在辐射压加速机制下,质子层除了受到前面电子层的静电吸引作用外,还受到后面大量未被加速的碳离子层的静电排斥作用。最终有效地提高了激光与等离子体固体薄靶相互作用中辐射压加速机制下对质子的加速效果。另一方面,在多维情况下,由于受到横向不稳定性(类瑞利-泰勒不稳定性、类韦伯不稳定性等)的影响,纯氢靶情况下的电子质子双层结构不能够稳定的维持,因此质子的加速距离有限,质子所能被加速到的最大能量也有限。而碳氢混合靶的使用,可以通过质子层后面的碳离子层有效抑制横向不稳定性对加速的破坏作用,不仅可以提高质子的加速距离,进而提高质子所能被加速到的最大能量,而且还能进一步改善高能质子束的单能性。第二部分研究了高能质子向高速运动的激光尾波场中的注入问题。激光在稀薄等离子体中传播时,会在激光波前的后方激发尾波场。在通常情况下,由于尾波场以接近光速的运动跟随着激光在稀薄等离子体中传播,只有电子可以跟上尾场的运动速度,即只有电子可以注入进尾场从而被加速,质子则不能。通过在稀薄等离子体前放置固体薄靶,使得激光在进入稀薄等离子体并激发尾场之前,首先与固体薄靶相互作用,实现对质子的预加速。然后,较高光强的激光穿透固体薄靶,进入稀薄等离子体,在其中传播并激发尾场。最后,经过预加速的高能质子,在具有一定初速度之后,会有一部分能够跟得上尾场较高的运动速度,即满足注入尾场所需的俘获条件。注入到尾场中的高能质子,就可以通过尾场加速机制,进一步被长距离的加速,最终被加速到能量高达十GeV甚至百GeV量级的水平。这种辐射压加速机制与尾场加速机制相结合的组合加速机制既可以弥补前者的加速距离较短的缺陷,又可以弥补后者无法用于质子加速的局限。本研究的特色和创新点为:提出了采用碳氢混合靶的质子束优化加速方案,在传统的纯氢靶中混入适当比例的碳离子,通过碳氢混合靶对辐射压加速阶段质子最大能量与单能性的改善,提高了预加速阶段所产生的高能质子束的品质,优化了质子向尾场中的注入过程,最终得到了单能性更好、能量更高的高能质子束。第叁部分研究了不同激光与等离子体参数在组合加速机制中的影响。首先,通过对激光光强变化范围的规律研究,我们发现:当逐步降低激光光强到一定程度后,使用纯氢靶时,激光已经不能穿透固体薄靶;而在这个激光强度下使用碳氢混合靶时,激光仍然可以穿透固体薄靶。这就意味着碳氢混合靶的使用可以有效地降低组合加速机制对于激光光强的要求。也就是说,在组合加速机制下产生一定高能量的质子束,与传统的纯氢靶相比,利用碳氢混合靶可以有效地降低所需要的激光光强。其次,通过对碳氢混合靶内碳氢比例的规律研究,我们发现:当混合靶内碳离子所占的比例越多时,混合靶对于组合加速机制的优化效果就越明显。最后,通过对几种稀薄背景等离子体的密度梯度的研究进一步发现:使用负密度梯度后,不仅质子的最大能量会得到一定的提高;而且梯度越大,质子能量的提高就越明显。(本文来源于《中国工程物理研究院》期刊2015-04-01)
超短超强脉冲激光论文开题报告
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
阿秒光脉冲是具有极短脉冲宽度的短波长辐射。用阿秒光脉冲作为探测光,可以获得超高的时间分辨能力,在物理学、化学、生物学和医学等研究领域都有重要的潜在应用。目前阿秒光脉冲的产生主要是利用激光和气体或者固体相互作用来实现。激光与气体或固体作用时能够产生高级次的谐波,将谐波的低频成分滤除后即可获得超短光脉冲。随着激光技术的发展,激光的电场强度已经超过相对论强度,光场中运动的自由电子速度接近光速,根据相对论多普勒效应,由这种超高速运动的电子所辐射的光波可以具有极高频率成分,因此有可能产生阿秒光脉冲。因此,本论文主要研究超短超强激光脉冲和自由电子的相互作用过程,分析电子的动力学过程和超高速电子辐射的特点。1.论文对强激光场与自由电子互相作用的动力学理论以及电子辐射理论进行了介绍。论文分析了经典近似下的激光场与电子的作用模型,并介绍了相对论协变形式的电子辐射理论,给出了电子辐射的时间和空间分布的经典计算方法。2.论文计算了脉冲宽度为15 fs的不同强度的高斯光束与电子的互相作用过程,并研究了相应条件下的阿秒脉冲辐射。研究结果表明,当激光强度大于相对论强度时,电子主要以纵向运动为主,辐射主要集中于纵向。通常辐射的脉冲为阿秒脉冲链,但当激光强度较大如a0= 10时,获得了脉冲宽度约为11 as的单个阿秒脉冲输出。3.论文研究了静电场与高斯光束组合的迭加场与自由电子的作用。首先计算了静电场方向与激光偏振方向一致时的情况。研究发现,静电场强度增加到5×10-4时,产生了脉冲宽度为16 as的单个阿秒脉冲。静电场强度对脉冲链中的每个阿秒脉冲的宽度影响较小。增加静电场可以有效降低产生单个阿秒光脉冲的激光强度阈值。论文还计算了静电场与激光偏振方向垂直的情形,发现增加静电场强度并不能获得单个阿秒脉冲的输出。4.论文对圆偏振高斯分布的涡旋光场与电子的互相作用进行了研究。研究结果表明,涡旋光束对电子有汇聚作用,初始分布于光斑中心附近的电子均产生了向光斑中心运动的速度分量。电子辐射的脉冲宽度仅有2as,且辐射分布的方向主要沿电子最后出射的方向。采用涡旋光束,降低了对激光强度的要求。综上,本论文研究了普通高斯光场、高斯光场和电场迭加场以及涡旋高斯光场对自由电子的作用,分析了电子的辐射脉冲,采用迭加场和涡旋场均降低了产生单个阿秒光脉冲所需的激光强度,其中采用涡旋光场的方案更有效,所获得的阿秒脉冲宽度也更小。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
超短超强脉冲激光论文参考文献
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