在激光尾场加速中电子密度和初始动量对其自注入及加速的影响

利用哈密顿理论给出了等离子体电子在尾场中捕获及其加速与激光、等离子体参量的关系表达式.讨论了等离子体电子密度和初始动量对电子自注入和加速的影响机制.研究结果表明:静止电子不能被尾场捕获并加速,而具有一定初始动量的电子容易自注入至激光尾场中并得到加速.等离子体密度越小,激光尾场场强越强,电子将获得更大的能量.2维粒子模拟结果与理论结论一致.所得结果对超强超短脉冲激光尾场加速电子的方案具有理论指导意义.     

圆偏振强激光真空中加速电子最佳参数的分析

利用一维粒子模拟和解析的方法对圆偏振强激光在真空中加速电子进行了研究.研究表明,电子获得的最大能量与激光的强度有关,并且电子在激光场中加速有个最佳的加速距离,即当电子的位置与激光脉冲的峰值位置重合时,电子获得最大的能量,而最佳加速距离与激光脉冲的宽度和振幅有关.在电子获得最大能量的位置加入一个挡板能挡住激光而电子可以穿过,从而将电子从激光场中分离出来.     

刊中刊

《科学通报》2008年53卷12期激光尾波场加速器中反向注入激光脉冲参数对电子注入的影响通过数值模拟和理论分析,研究了由两反向传播的激光脉冲在稀薄等离子体中的相互作用造成的向激光尾波场中注入电子的物理过程,并讨论了两激光     

激光脉冲与等离子体相互作用中高次谐波的产生

利用强激光照射金属材料，致使材料表面大量分子电离产生等离子体．该文从电子的运动方程出发，求解出了电子在激光场中运动的位置函数的解析解．发现除了包含基次及二次谐波外，它还包含有三次、四次等高次谐波．这说明激光脉冲与等离子体相互作用能够产生高次谐波．谐波次数越高，其系数越小．该文比较了基次与二次谐波的系数，其比值p＞1，与事实相符合。     

双模激光场中电子-氩原子弹性散射

应用玻恩一阶近似理论,在电子入射方向平行于激光场的极化方向的特殊散射模式下,利用光学势模型研究了激光场中电子一氩原子散射问题。利用静电屏蔽势,应用第二玻恩近似公式对双模激光场中电子一氩原子散射进行了计算。在相位不同、散射截面出现关于v=0对称和镜面对称的情况下,这个理论方法给出了较好的结果。     

密度减稀等离子体中激光尾场加速电子研究

激光尾场加速电子是当前十分重要的物理前沿研究课题.介绍了激光尾场对电子加速的原理,并给出在等离子体密度绝热减稀条下加速电子的新机制,指出从原理上实现单级GeV量级加速的可行性,最后介绍了实验方面的相关新进展.     

外加电场下激光诱导Al等离子体特性的实验研究

由Q-Nd∶YAG脉冲激光(波长1.06μm,脉宽10 ns)烧蚀Al靶产生等离子体.观测了在低气压和直流电场条件下的Al等离子体发射光谱.研究了激光功率密度和直流电场对各谱线强度的影响,分析了等离子体电子温度与激光能量之间的变化规律.结果表明,直流电场对铝原子谱线和离子谱线强度有显著的增强作用,铝等离子体的电子温度随激光功率密度持续增长.     

基于强激光场调控的关联电子动力学操控研究

正我校物理电子工程学院教师汤清彬博士2015年获批国家自然科学基金面上项目:基于强激光场调控的关联电子动力学操控研究,项目编号:61575169.超快超强激光脉冲技术的发展为研究光与物质相互作用提供了前所未有的实验条件,将光与物质相互作用的研究拓展到了一个新的层次.最近十几年来,强激光场驱动的多电子体系的     

超短超强激光脉冲驱动等离子体波加速电子方案以及最新研究进展

随着超短超强脉冲激光技术的发展，人们可以在台面尺度获得光强超过10¹⁸W·cm^-2、脉宽小于100fs的超短脉冲激光.这种超短脉冲激光很容易把初始静止的电子加速到相对论能量.而更重要的是超短激光脉冲可以通过其有质动力激发大振幅的等离子体波（称为激光尾波场），把电子加速到更高的能量.其加速梯度可达到100GeV·m^-1，即在1mm的空间尺度把等离子体电子加速到100MeV.国际上4个实验室在2004年报道通过激光尾波场加速获得能量单色性以及方向性极好的电子束，使人们看到了激光尾波场加速电子的实际应用前景.文中简要介绍等离子体中激光尾波场加速电子的物理机制和方案、及该领域的最新进展和展望.     

等离子体界面附近短脉冲激光场中运动电子的能量增益

分析了等离子体界面附近短脉冲激光场中等离子体的集体效应和运动电子的辐射效应。导出了运动电子被激光弹推出光场时的能量增益。     

相对论性电子与强场作用的非线性理论

研究了相对论性电子在强激光场中的非线性康普顿散射,进而导出散射光子频率的表达式.结果表明:当散射角为0时,电子仅仅充当了“耦合器”的作用,并存在n倍频效应.当散射角为π时,若电子和光子对撞,散射光子的频率随电子吸收光子数n的增大而增大,随激光场强度增强而减小;若光子追上电子而发生碰撞且散射光子被反弹时,可实现激光场对电子的有效加速.     

原子强场双电离的关联电子动力学

强激光与原子分子相互作用时,有许多由电子关联效应导致的新现象.强激光场驱动下的原子分子双电离,特别是非次序双电离,是一种典型的由电子关联作用引起的物理过程,为人们研究电子关联效应提供了一种重要途径.本文介绍了基于冷靶反冲离子动量成像谱仪技术对强场双电离关联电子微观动力学的研究现状,总结了不同激光强度下非次序双电离的微观动力学过程,进一步介绍了基于双色场对非次序双电离关联电子动力学过程控制的理论及实验研究.最近强场次序双电离实验观察到了许多与以前的理论模型预言相悖的物理现象,本文介绍了最近发展起来的次序双电离模型对这些现象的解释,以及此理论模型预言的次序双电离的有趣现象.     

双模激光场中自由-自由跃迁的相位影响

本文利用玻恩近似理论对双模激光场中自由－自由跃迁过程中的相位影响进行了初步研究，在激光场 极化方向都平行于入射电子方向这种特殊的散射模式下，计算得到了电子－原子自由－自由跃迁过程微分散射截面与激光场的相位、交换光子数之间的关系。     

光激励下的半导体纳米材料中杂质对超声的吸收研究

研究了在激光场中晶格振动与杂质核相互作用下,具有无限势垒量子阱结构半导体中的超声衰减问题.电子吸收声子不能从受体杂质能"带"跃迁到第一量子能级导带,但在高频激光场中却会发生,激光场补充电子跃迁吸收声子所需能量.对总超声吸收系数进行了推算,并将此结果应用到纳米砷化镓(GaAs/AlGaAs)量子阱样品中,发现其总吸声系数比相应的传统物质的吸收系数大得多.     

相对论性电子在电磁驻波场中的运动辐射特性

对相对论性单电子在电磁驻波场中的运动辐射特性进行了分析,结果表明利用电磁驻波场作为自由电子激光摆动器是可行的     

锥形超强激光场对电子的加速效应

提出了用锥形超强激光场对电子加速的方法,研究了该位形光场对电子的加速效应,得出了电子在该光场里无群聚现象,并能被光场俘获的结论。     

基于激光等离子体的太赫兹脉冲驱动电子偏转

传统电子加速装置以射频场作为驱动场.相比之下,太赫兹辐射波长更短,加速梯度更高,是未来紧凑型电子加速装置的一种潜在驱动场.此外,太赫兹脉冲可以提供一个超快调制场用于压缩和测量电子脉宽.近年来,太赫兹场与电子的相互作用引起了广泛关注.强激光与等离子体相互作用可同时产生大能量的太赫兹脉冲和大电量的超短电子束,这一优势使其有望成为太赫兹场调控电子、太赫兹泵浦-电子探测的新型独特平台.本文以一种可行的实验布局为例,研究了激光等离子体产生的太赫兹脉冲对同向传播电子束的偏转作用.通过计算模拟,系统讨论了各参数对太赫兹场引起的电子偏转的影响,发现太赫兹电场强度或脉宽增加会使偏转现象更为显著,另外,偏转现象与太赫兹波形有关.初步的演示性实验定性验证了数值分析结果.     

激光低温等离子体电子量子基态

本文利用量子统计理论中的 Wigner 矩阵方法对激光低温等离子体电子量子基态能量进行了计算,得到了量子基态能量的分析表达式。结果指出:因长程库仑相互作用而导致基态结构变化,同位相振动的电子是形成量子基态的主要原因,并指出激光等离子体中激光场和粒子相干振动对集团性离子反应的重要作用。     

激光场中电子-氙原子散射

在电子入射方向平行于激光场的极化方向这种特殊的散射模式下,把二阶玻恩近似理论推广到电子与较重惰性原子-氙原子散射的过程,计算了小角度(5°～25°)情况下激光辅助电子与氙原子散射交换单光子、双光子和三光子的微分散射截面.并对计算结果进行了分析,对比电子与其它惰性原子散射过程,表明用二阶玻恩近似理论解释在激光场下电子与较重惰性原子散射也是比较成功的.     

双模激光场中原子势场研究

应用一阶玻恩近似理论,分别利用Yukawa势、静电屏蔽势及光学模型势对双模激光场中电子-氩原子散射的微分散射截面进行了研究计算.从计算结果可以看出,极化和交换效应在散射过程中起着重要作用,同时也表明光学模型势能够准确的描述激光场中的原子势场.