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oe1(光电查) - 科学论文

13 条数据
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  • 超强激光与均匀及纳米多孔近临界等离子体相互作用的参数研究

    摘要： 利用二维粒子模拟方法，系统研究了均匀近临界等离子体（UNCP）与纳米多孔近临界等离子体（NPNCP）在短脉冲强激光作用下的响应特性。通过参数化研究，分析了固体靶前表面沉积均匀层与纳米多孔层时，在宽范围激光强度（归一化振幅a0=5-25）和前层平均密度ne=0.3-3nc（nc为临界密度）条件下质子最大能量的变化规律。研究发现：对于厚度小于10微米的前层，质子最大能量与靶材孔隙率和密度无关；但在较厚靶材中，相比均匀结构，纳米多孔结构会降低激光能量吸收率，进而减小质子最大能量。结果表明：在中等激光强度下采用UNCP替代NPNCP时，质子最大能量可提升23%。该增强效应源于UNCP层中形成的优质等离子体通道使激光脉冲快速自聚焦，并主导直接激光电子加速机制。而NPNCP情况下，等离子体结构对激光的散射会削弱激光强度并增加无序性，从而影响激光能量向电子的高效耦合。

    关键词： 质子加速、近临界等离子体、粒子模拟方法、超强激光、激光等离子体相互作用

    更新于2025-09-23 15:21:01

  • 高功率激光等离子体领域的创新教育与培训（PowerLaPs）：等离子体物理、高功率激光与物质相互作用及高能量密度物理的实验诊断与模拟

    摘要： 本文描述了"Erasmus Plus计划——高功率激光等离子体创新教育与培训项目"（简称PowerLaPs）的第二年也是最后一年实施情况。该项目采用多中心创新模式，在五个教学理念与授课方式各异的机构开展教学，每年面授时间仅限4周，整个项目为期两年。PowerLaPs致力于为欧洲学生培养激光等离子体相互作用物理与惯性约束聚变研究所需的理论、应用及实验室技能，通过穿插实验室操作与持续评估的授课形式实现。该项目由希腊地中海大学牵头，贝尔法斯特女王大学、波尔多大学、布拉格捷克理工大学、巴黎综合理工学院、约阿尼纳大学、萨拉曼卡大学和约克大学共同参与，目前已完成第二年最终阶段。六项教学培训活动分别在贝尔法斯特女王大学、波尔多大学、捷克理工大学、萨拉曼卡大学以及希腊地中海大学等离子体物理与激光研究所举办，其中最后者承办了两期为期两周的强化课程，其余四所院?；疃谖逄?。此外，约阿尼纳大学还举办了"乘数效应活动"（后文将简要介绍）。第二年度工作重点聚焦于等离子体物理、高功率激光物质相互作用及高能量密度物理研究所需的实验诊断与模拟技术培训。本文将详细阐述项目特色，并展示相关活动指标数据，特别着重对项目整体成效进行评估。

    关键词： 研究生教育，激光等离子体相互作用

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 具有激波点火高强度激光的长密度标长等离子体中的泵浦耗尽与热电子产生

    摘要： 二维粒子模拟（PIC）研究显示，在激光强度为10^16 W/cm2、等离子体密度范围0.01-0.28nc、尺度长度230-330微米的激光等离子体相互作用中，低密度区（ne=0.01-0.2nc）因受激拉曼散射（SRS）和受激布里渊散射（SBS）导致显著的激光能量泵浦损耗。模拟发现低密度区通过SRS产生的热电子具有中等能量，而在ne≈0.25nc附近通过双等离子体衰变产生更高能量的热电子。整体热电子温度（46 keV）与转换效率（3%）与实验测量值相符。模拟还表明人为抑制SBS会导致更强的SRS效应及更软的热电子能谱。

    关键词： 泵浦耗尽、双等离子体衰减、受激拉曼散射、受激布里渊散射、激光等离子体相互作用、热电子产生

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 利用激光加速质子与中子束开展核反应的实验研究

    摘要： 我们报道了一项利用强超短激光加速质子与氘核束流开展核反应的实验研究，该束流由25飞秒、150太瓦的钛宝石激光脉冲与普通薄靶及含氘原子薄靶相互作用产生。研究通过质子与氘离子与固态硼靶相互作用，利用11B(p,n)11C和10B(d,n)11C核反应制备发射正电子的短寿命11C放射性同位素。在优化激光辐照条件下测得最大放射性活度为每次激光脉冲5.2千贝克勒尔，对应11B(p,n)11C反应产生约9×10^6个11C同位素原子。实验还探究了质子与氘核束流产生11C的相对效率，在CD2镀层靶材上观察到约30%的11C活度增强。研究同时发现由于10B(d,n)11C反应具有较低的氘核能量阈值，即便加速氘核能谱中的低能部分也能高效产生11C。同一实验装置中还研究了硼靶中的质子诱发聚变反应(p+^11B→3α+8.7MeV)，并测量了聚变产额及α粒子能谱。

    关键词： p?11B聚变、激光粒子加速、正电子发射断层扫描(PET)同位素、激光驱动离子加速、激光等离子体相互作用、激光诱导核反应、高强度激光

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • 在100千焦级激光装置上对双入口球形黑腔能量学的实验研究

    摘要： 研究人员利用100千焦级激光装置，开展了采用全部48路激光束及两种激光脉冲波形的双激光入口孔（LEH）球形黑腔能量学实验。本工作中，多角度X射线二极管测量的时间分辨辐射温度与LARED程序模拟结果高度吻合，在45太瓦激光功率下峰值辐射温度达到260电子伏特。同时多数发次中反向散射激光能量份额低于5%，表明球形黑腔内激光等离子体相互作用（LPI）效应较弱。但在含靶丸的整形脉冲发次中，较小入射角激光的受激拉曼散射（SRS）显著增至15%。实测SRS能谱与LARED模拟显示，烧蚀CH等离子体导致的LPI效应增强约0.1Nc（Nc为临界密度）。实验结果表明：真空球形黑腔在3纳秒方波脉冲下的X射线转换效率为85%-88%，在3.6纳秒整形脉冲下为89%-93%，该数值与神光装置及美国国家点火装置（NIF）的双LEH柱形黑腔结果更为接近。

    关键词： LARED模拟、激光等离子体相互作用、X射线转换效率、黑腔能量学、球形黑腔

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • [2019年IEEE国际电磁兼容研讨会 - EMC欧洲会议 - 西班牙巴塞罗那 (2019.9.2-2019.9.6)] 2019年国际电磁兼容研讨会 - EMC欧洲会议 - 激光驱动电磁脉冲在激光靶区的传播

    摘要： 在高强度激光与靶材相互作用过程中会产生强烈的电磁脉冲（EMP），这可能干扰实验的正常进行。该电磁脉冲引发的电磁干扰（EMI）不仅会影响真空腔室内的设备，还会波及靶区设备——可能损害电子器件及控制器的工作性能。本研究报道了在脉冲激光中心（CLPU）开展高强度激光-靶材相互作用实验时，对靶区电磁脉冲的测量结果。实验数据显示：靶区电磁脉冲的振幅与频谱特征与靶室（TC）内部存在显著差异。最后展示了有限元法（FEM）模拟结果并与实验数据进行对比。

    关键词： 激光等离子体相互作用、电磁干扰（EMI）、高强度激光、电磁脉冲（EMP）、有限元法（FEM）模拟

    更新于2025-09-16 10:30:52

  • 利用激光等离子体相互作用产生携带轨道角动量的强阿秒脉冲

    摘要： 具有螺旋相位前沿的光束携带轨道角动量（OAM），为相干光束提供了额外的自由度。虽然OAM光束可通过相位板或光栅从高斯激光束轻松获得，但在极紫外（XUV）波段实现这一过程极具挑战性——尤其是对于高强度XUV的情况。本文通过理论与数值模拟证明：当相对论强度的圆偏振高斯光束（非涡旋光束）正入射靶材时，其本征动力学过程会自然产生携带OAM的高强度表面谐波。相对论性表面振荡通过著名的相对论振荡镜机制将激光脉冲转化为高强度XUV谐波辐射。研究表明，谐波产生过程的方位角与径向依赖性会将激光束的自旋角动量转化为轨道角动量，从而产生携带OAM的高强度阿秒脉冲（或脉冲串）。

    关键词： 激光等离子体相互作用、轨道角动量、相对论振荡镜、极紫外光、阿秒脉冲

    更新于2025-09-12 10:27:22

  • 短脉冲激光驱动的摆模陡化效应中密度峰形成与离子加热的粒子模拟

    摘要： 我们采用二维粒子模拟（PIC）与简化解析模型，研究被称为"有质动力陡化"的激光-等离子体相互作用现象。当垂直入射的激光在等离子体临界面上反射时，产生的驻电磁波通过有质动力改变电子密度分布，在电子密度中形成间隔约半个激光波长的峰状结构。目前较少被探究的是这种电荷失衡如何推动离子向电子密度峰加速，从而改变等离子体的离子密度分布。我们通过扩展欠密等离子体平台的理想化PIC模拟，针对800纳米波长、10^18 W/cm2强度的42飞秒激光脉冲，单独分析了离子密度峰的增长动力学过程。这些模拟呈现出持续200 GV/m的纵向电场，产生了能量达数千电子伏特的反向运动离子群。我们将模拟结果与理论模型进行对比，探究了离子能量与等离子体密度、激光波长、脉宽及强度等因素的关联，并给出了纵向电场强度关系式及密度峰形成的近似时间尺度。随着激光技术进步能在多波长产生更短更强脉冲，这些结论对研究有质动力陡化现象具有重要价值。我们还讨论了该现象与双反向传播激光脉冲干涉研究的相似性。

    关键词： 激光等离子体相互作用、离子加热、有质动力陡化、密度峰形成、粒子模拟

    更新于2025-09-12 10:27:22

  • 激光多通道靶相互作用中靶面法向鞘层加速的增强

    摘要： 研究了>100飞秒相对论激光脉冲辐照由一排平行长导线和平面背箔组成的多通道靶材时产生的离子靶面法向鞘层加速（TNSA）现象。二维粒子模拟显示：激光从导线中拉出大量致密的热阿秒电子束团，这些电子束团受到激光相对论性有质动力力与导线间真空通道激发的横向磁模式纵向电场的协同前向加速作用。这些电子具有显著的双温能谱特征，高能电子温度接近有质动力势能的两倍。当电子穿透背箔后，会在其后表面诱导产生比无通道情况更强且前沿延伸更远的鞘层电场，从而使TNSA离子获得更高最大能量和激光-离子能量转换效率。研究发现：当激光强度为1.37×10^20 W/cm2、脉宽165飞秒、能量25.6焦耳时，可产生85 MeV质子和31 MeV/u碳离子，激光-离子能量转换效率达30%。研究还分析了通道尺寸和激光偏振对TNSA离子的影响。

    关键词： 激光等离子体相互作用、离子加速、靶背鞘层加速、粒子模拟、TNSA、激光到离子的能量转换效率

    更新于2025-09-12 10:27:22

  • 用于近临界密度激光等离子体实验的100微米级低温冷却气体射流特性研究

    摘要： 我们展示了一种用于研究近临界激光等离子体与超短钛宝石激光脉冲相互作用的高密度薄层脉冲气体射流的设计与特性。该气体射流采用内径50至150微米不等的毛细管喷嘴，在声速状态下运行。通过将气体阀体冷却至-160°C的低温环境，在氢气背压低于1000 psi的条件下，可实现λ=800 nm波长（临界密度Ncr≈1.7×1021 cm?3）所需的超临界等离子体密度增强。特定条件下，气体从喷嘴快速膨胀可能导致团簇形成；本文采用我们已验证的全光学方法估算团簇平均尺寸与密度。研究发现，所测试气体射流仅在距喷嘴出口数倍于孔径距离处才开始形成团簇。

    关键词： 激光等离子体相互作用、团簇形成、气体射流、高密度等离子体、低温冷却

    更新于2025-09-12 10:27:22