多光子非线性Compton散射下的调制不稳定性对波分复用系统的影响

运用小信号分析法,研究了多光子非线性Compton散射下的调制不稳定性(MI)对波分复用系统的影响,结果表明:计及散射光的调制不稳定性,不仅会使波分复用系统的信噪比(SNR)更快地下降,从而导致信号强度更快地减弱,而且还会对噪声有更大的放大作用;这种调制不稳定性对波分复用系统中各信道的影响是不同的,它对短波段的作用强于长波段,也会使各信道的信噪比产生更大的偏差,将使长波段较短波段有更大的信噪比,信噪比的降低将随着长度的增加有较快的积累。

多光子非线性Compton散射对激光等离子体中强朗缪尔湍动谱的影响

基于电子与多光子集团非线性Compton散射模型,研究了多光子非线性Compton散射对激光等离子体中强缪尔湍动谱的影响,提出了将入射光和散射光作为形成强缪尔湍动的新机制,给出了横等离激元、强朗缪尔激元和离声激元之间相互作用满足的修正方程,并进行了数值模拟.结果表明:Compton散射使横等离激元和朗缪尔激元间的碰撞频率大大增加,随着时间的演化,横等离激元和朗缪尔激元的能量由小波数区向大波数区的转移比散射前要快得多,同时产生剧烈的坍塌.坍塌后期,等离激元的强非线性作用激发出高次共振谐波,使能量从一个谐波转移到另一个谐波,形成无限高次谐波,引起波的破碎,出现由调制不稳定性控制的强朗缪尔湍动、较强的激光成丝和能量均分现象.研究结果为进一步研究强朗缪尔湍动的加速机制、反常碰撞、激光加热实验及快点火实验提供了理论支持.

多光子非线性Compton散射对等离子体中电子运动的影响

应用多光子非线性Compton散射模型,研究了多光子非线性Compton散射对激光等离子体中电子运动的影响,提出了将入射激光和Compton散射光形成的耦合光、耦合光与等离子体产生的自生磁场形成的混合场作为加速电子的新机制,对电子动量和能量方程进行了修正和数值模拟。结果表明,当混合场的电场振幅与磁场振幅相等时,回旋共振电子在与混合场作用时间内能被加速到很高的能量;电子加速能量随耦合光幅值的增大而增大,随电子耦合初始角度的增大而周期变小,随电子横向耦合归一化初始速度的增大,开始时较快增加,之后缓慢增加,最后趋于稳定。

多光子非线性Compton散射的能量转换

研究了多光子非线性Compton散射中电子与光子的能量转换及其转换效率 结果表明 :散射光子频率随电子吸收光子数n的增大而增大 ,随碰撞非弹性成分 ξ的增大而迅速减小 在超强激光场中 ,当极端相对论性电子与光子发生多光子非线性Compton散射且被光场俘获时 ,能量转换效率趋于无限大 ,即电子可以从超强激光场中获得巨大的加速能量 用高速电子束入射并与光子发生多光子非线性Compton散射 。

未被俘获电子对多光子非线性Compton散射能量转换效率的影响

应用单粒子理论和电子与光子非弹性碰撞模型,研究了未被俘获电子对多光子非线性Compton散射能量转换效率的影响。结果表明,未被俘获电子使该散射的频谱展宽随入射电子速度和与电子同时作用的光子数的增大而增大,随电子与光子非弹性碰撞成分的增大而减小,从而使能量转换效率近乎与电子入射速度正比降低。用低能电子入射,能有效地减小这种损失。

激光等离子体中多光子非线性Compton散射的光子加速

利用相对论性电子与光子非弹性碰撞模型,研究了激光等离子体中发生多光子非线性Compton散射时,由于尾波场的作用而引起的散射光子频率的变化。结果表明,光子可以从激光场中获得能量,在光子总数减少的情况下,光子频率增大,光子获得加速。

磁逆多光子非线性Compton散射的谱功率

相对论电子在强磁场中的磁逆Compton散射是一种重要的γ射线辐射机制。虽然对该问题的研究已有二十多年的历史,但对磁逆多光子非线性Compton散射谱功率的研究尚未见报道。本文采用电子与光子非弹性碰撞模型,首次给出了磁逆多光子非线性Compton散射的谱功率。

多光子非线性Compton散射对等离子体平面反射电磁波的影响

应用多光子非线性Compton散射模型和电磁波与等离子体相互作用模型,研究了Compton散射对等离子体平面反射电磁波特性的影响,提出了将Compton散射作为影响等离子体平面反射电磁波的机制,给出了等离子体平面反射电磁波反射率的修正方程,并进行了仿真实验.结果表明:不同频率下,低频段等离子体密度随电场强度增大而迅速增大,到达平衡态时间明显缩短,这是因散射使场强迅速增大,等离子体中粒子发生电离几率增大的缘故.高频入射波使反射波强度减低最多,最后几乎趋于0,这是因散射使等离子体频率高于入射波频率的成分大大增加的缘故.不同频率入射波的反射波频率有微小增大,这是因散射使信号与等离子体复合扩散时间尺度差距缩小,反射波的非线性效应逐步显现的缘故.随碰撞频率增大,低密度等离子体密度增加最快,到达平衡态时间最短,这是因散射使等离子体碰撞频率增大,有更多粒子参与电离的缘故.

多光子非线性Compton散射对等离子体中颗粒成长的影响

应用等离子体颗粒成长模型和多光子非线性Compton模型,研究了多光子非线性Compton散射对等离子体中颗粒成长的影响。提出了将入射光和多光子非线性Compton散射光作为颗粒成长的新机制,对颗粒凝合截面、凝合系数、颗粒收集的电子流和离子流的表达式进行了修正。结果表明,等离子体参数的变化与多光子非线性Compton散射成分、电子散射前的初始速度、入射角、与电子同时作用的光子数等因素有关。散射使生长过程中收集离子机制和凝合机制增强,颗粒的凝合截面增大,颗粒半径较快的非均匀增长。

磁逆多光子非线性Compton散射的能量转换

应用电子与光子非弹性碰撞模型,分析、计算了磁逆多光子非线性Compton散射中电子与光子间的能量转换。结果表明:磁逆多光子非线性Compton散射前,做Landau运动的电子不是热电子,而是处于激发态的电子,该散射产生高γ射线的几率要比磁逆单光子Compton散射时的几率小;当磁逆多光子非线性Compton散射中的电子被光场俘获时,电子可以从激光场中获得巨大的加速能量,但比多光子非线性Compton散射时获得的能量低。

强激光等离子体中多光子非线性Compton微分散射截面特性

研究了强激光等离子体中多光子非线性Compton效应下阻尼电子与光子的散射特性,推出了其微分散射截面表达式。研究表明,尾波场的涨落和随机误差是电子发生纵向群聚的根本原因,且能引起电子更剧烈的群聚。电子横向动量的变化是引起电子和光子散射的根本原因,其微分散射截面随与一个电子同时作用的光子数的增大而减小,随散射非弹性成分的增大而迅速减小,但比激光场中的情况来得慢一些。只有当与电子同时作用的光子数与散射非弹性成分相等时电子才能被光场俘获。

磁逆多光子非线性Compton微分散射截面的特性

应用电子与光子非弹性碰撞模型,分析、计算了磁逆多光子非线性Compton微分散射截面的特性。结果表明:该微分散射截面随与电子同时作用光子数及电子与光子碰撞非弹性成分的增大而减小,散射光子的频率逐渐趋于共振频率,但不具有共振性;当电子被光场俘获时,磁逆多光子非线性Compton微分散射截面为一恒定值。

Compton散射对五阶非线性下零色散附近调制不稳定性的影响

应用多光子非线性Compton散射模型和非线性薛定谔方程,研究了Compton散射对五阶非线性零色散附近调制不稳定性的影响。将入射光和Compton散射光作为产生调制不稳定性的机制,分析了光纤损耗、四阶色散和五阶非线性对增益谱的影响。结果表明:散射下的正或负五阶非线性分别使零色散附近的增益谱宽和峰值比散射前增大得更大或减小得更小;四阶色散使增益谱宽比散射前宽,对负色散区增益谱的影响强于对正色散区的影响;但对两个区域的影响均不能忽略,这主要是由于散射使色散和非线性明显增大的缘故。

Compton散射下啁啾脉冲介质非线性传播

考虑到激光放大介质中的群速度的色散,基质克尔的非线性效应,活性粒子的增益分布及介质的损耗变化之后,导出了多光子非线性Compton散射下的耦合光在激光损耗介质中传播的基本方程。

Compton散射强光子流在等离子体通道中的传输特性

给出了冷等离子体中高阶相对论下多光子非线性Compton散射的光子流在等离子体通道中的传输方程,研究了高阶相对论效应对散射光子流传输的影响。在近轴近似下,散射强光子流依然有较浅的“势阱”方程。当散射强光子流强度较大时,高阶相对论效应变得更加重要:它减小了散射光束宽的振荡幅度,同时加快了散射光束宽的振荡速度。当散射强光子流功率大于或等于相对论临界功率时,高阶相对论效应避免了散射强光子流强度随传输距离出现无限大的奇异性。给出了散射强光子流的平衡解存在的条件。

Compton散射下强激光PPCs光子带隙构新模型

应用光流线量子理论和多光子非线性Compton散射模型,研究了强激光等离子体光子晶体中光子带隙产生的机制,提出了将入射光和Compton散射光形成的耦合光流线作为在强激光等离子体光子晶体中形成光子带隙结构的新模型,给出了耦合光流线满足的基本方程.结果表明,Compton散射使强激光等离子体光子晶体中产生了较深的折射率势阱,改变了在这个势阱中运动的耦合光能量的量子化分布几率,从而改变了光子带隙的位置和结构.

Compton散射下全内反射光子晶体光纤中的自相位调制

应用多光子非线性Compton散射概念和电子与多光子集团非线性散射模型,建立了全内反射光子晶体光纤中耦合啁啾脉冲激光的输运方程,理论分析和数值模拟了该过程中Compton散射对自相位调制的影响。研究发现,散射光使耦合啁啾脉冲的自相位调制加强,光纤的感应电极化强度、反转粒子数密度和增益增大,相位变化加快,受激辐射截面减小,增益相移在自相位调制中的作用不可忽略。

Compton散射对磁化等离子体光子晶体缺陷模密温特性的影响

应用多光子非线性Compton散射模型和有限时域差分法,对Compton散射对磁化等离子体光子晶体缺陷模密温特性的影响进行了理论分析和数值模拟。结果表明,与Compton散射前的情况相比,Compton散射使低温低频处光子禁带中存在缺陷模的明显度降低,缺陷模频率增大,缺陷模和透射率峰值减小;使高温高频处缺陷模和透射率峰值、缺陷模频率显著增大,禁带宽减小,缺陷模位置向高频方向移动。随着电子密度的增大,散射减小了禁带增大效应和缺陷模减小效应,增强了缺陷模频率增大效应;随着电子密度的降低,散射增强了禁带变窄效应、缺陷模峰值增大效应和缺陷模频率减小效应。利用Compton散射,可实现对缺陷模密温特性的有效控制。

Compton散射对磁化等离子体光子晶体色散特性的影响

利用多光子非线性Compton散射模型和有限时域差分法,对Compton散射对磁化等离子体光子晶体色散特性的影响进行了理论分析和数值模拟,提出了将入射光和Compton散射光作为磁化等离子体光子晶体中产生色散的新机制。研究结果表明,与Compton散射前相比,Compton散射使零色散频率和截止频率增大,零色散线相对于平带有一定的偏离,截止频率点色散线位置上升,上、下色散曲线分别呈现更加明显的非线性增加和减小的趋势。背景的相对介电函数增加到一定值时,散射使出现的全方向带隙的归一化频率增大,带隙中心位置下降较快,带隙宽度增加较大,波矢偏离周期平面较明显,本征模的截止频率较大,理论计算和数值模拟吻合得很好。

Compton散射对时变非磁化等离子体光子晶体禁带的影响

应用多光子非线性Compton散射模型和时域有限差分法,对Compton散射对时变非磁化等离子体光子晶体禁带的影响进行了研究,提出了将多光子非线性Compton散射电磁波和入射电磁波作为等离子体光子晶体产生光子禁带的新机制,给出了电磁场的Maxwell方程组和叠代方程的修正方程,并进行了数值模拟。结果表明,Compton散射使等离子体禁带宽随等离子体上升时间的增大比散射前有明显减小而最后趋于定值,均匀等离子体透射率峰值比线性等离子体增大得更多,利用Compton散射可实现对光子禁带的控制。