激光尾流场的2.5维粒子模拟

用2D3VPIC粒子模拟方法分析了超短脉冲超强激光在稀薄等离子体中激发尾流场的产生过程及电子在尾流场中的加速过程。"前向Raman散射"使得激光脉冲沿传播方向拉长,脉冲的尾部变陡,它导致静电场的相速度和饱和时超热电子的最大动能明显减小,也使得激发尾流场的最佳脉冲宽度变小。

激光尾流制导后向散射信号的仿真

为研究激光尾流制导工作机理,对水下航行器全航程探测舰船气泡尾流过程中激光后向散射信号进行了建模仿真,建立了舰船尾流数据模型和尾流气泡后向激光散射模型,并在此基础上编制了光尾流制导信号仿真软件,通过调用蒙特卡洛仿真引擎和典型水面舰船尾流数据,计算获得了5种典型的美国海军主力作战舰艇尾流在各种仿真参数条件下的后向激光散射信号曲线,仿真结果展现了不同条件下激光散射信号特征,解决了光尾流制导试验过程中实际舰船尾流和海水环境等试验条件难以复制模拟等问题,为激光尾流制导技术提供了判别依据。

一种激光尾流制导鱼雷信号检测方法

针对鱼雷光检测尾流时尾流信号受水体后向散射干扰不易检测的问题,给出了一种有效的检测方法。利用变遗忘因子的自适应抵消方法对水体后向散射回波进行抑制,通过非线性放大增强目标信号,最后采取自适应阈值等多种有效策略对目标进行探测。对试验数据分析表明,该方法可以有效抑制水体后向散射回波信号,并具有较快的收敛速度和跟踪速度,可提高光尾流检测能力。研究结果可为光检测尾流的实际应用提供了依据。

相对论性等离子体与激光尾流场加速电子中的非线性光学

将一束峰值功率为太瓦级的激光聚焦射入气体喷口，会产生电子等离子波。由于拉曼前向散射作用，可将电子加速到相当高的速度．在一定条件下，电子束中央会出现一个空洞，这表明其中等离子体的电子有可能被排斥出。同时还介绍了几种正在研究的激光加速器。

激光参数影响太赫兹辐射的数值模拟

利用2维PIC程序模拟了聚焦激光脉冲垂直入射非均匀等离子体,在界面激发超强太赫兹辐射的物理过程,研究了激光强度、脉宽和焦斑半径对太赫兹辐射功率和频率的影响,并和模式转换理论作了对比。结果表明:激光强度是影响太赫兹辐射功率的主要因素;当脉宽在等离子体波长附近时,激起的静电波振幅最大,此时对应的太赫兹辐射最强;同时存在一个最优的焦斑半径,使得辐射功率最大。

多脉冲激光增强太赫兹辐射的PIC模拟

模拟了强激光和稀薄非均匀等离子体相互作用在界面辐射超强太赫兹波的物理过程，提出了利用多脉冲激光增强太赫兹辐射的方案，详细研究了多脉冲激光的脉冲个数（取1～4个）、脉冲间距等因素对太赫兹辐射功率和频率的影响。当入射激光包含4个脉冲时，辐射最强，此时的辐射功率是相同条件下单脉冲的6倍，可达到7．16MW。辐射的太赫兹波的脉宽约为330fs，总能量约为1μJ。研究结果表明：多脉冲激光可以显著增强太赫兹辐射，且随着脉冲个数的增加，激起的电子静电波振幅变大。辐射功率也随之变大，直到尾流场饱和；当脉冲间距等于入射激光脉宽时辐射最强。

基于小波能量特征的尾流光信号特征研究

针对舰船尾流激光探测的信号检测与分析问题,提出了利用小波域能量特征进行尾流特征分析的新方法。首先设计了变遗忘因子的自适应抵消器滤除水体后向散射信号与系统噪声,有效地选取了含有目标的信号;其次采用小波包分解方法并按频段的能量形成提取目标特征;最后借助主成分分析方法对特征向量进行降维。通过对试验数据的分析表明,提取的特征能有效地揭示不同性质下的尾流后向散射光信号,提高了对尾流分析的能力。

超短脉冲激光与稀薄等离子体相互作用的准静态粒子模拟研究

具体讨论准静态近似在粒子模拟技术中的实现方法 ,主要包括 :简化物理模型的建立 ,数值模拟方法的实现 ,程序结构的建立 .最后 ,给出了三个成功的数值模拟结果 ,短脉冲激光的自聚焦现象、激光尾流场的激发和自生磁场现象 。