等离子体密度标长对高能质子加速的影响

超短超强激光与等离子体相互作用中产生的高能质子在激光惯性约束核聚变,新型台面质子加速器以及医学等研究领域已成为广泛关注的一个热点.超强激光与等离子体相互作用中密度标长对超热电子或高能质子加速影响很大,所以为了确定超热电子或高能质子的加速机制,需要确定等离子体的密度标长.本文利用PIC法得到的模拟结果来研究了超强激光与等离子体相互作用中高能质子产生的物理机制以及前表面等离子体密度标长对超热电子或高能质子加速的影响.

激光等离子体密度标长对高能质子加速的影响

超短超强激光与等离子体相互作用中产生的高能质子在激光惯性约束核聚变、新型台面质子加速器以及医学等研究领域已成为广泛关注的热点。超强激光与等离子体相互作用中密度标长对超热电子或高能质子加速影响很大,所以为了确定超热电子或高能质子的加速机制,需要确定等离子体的密度标长。利用粒子模型(PIC)法得到的模拟结果研究了超强激光与等离子体相互作用中高能质子产生的物理机制以及前表面等离子体密度标长对超热电子或高能质子加速的影响。

超短超强激光与固体靶相互作用中发射质子的截止能量估算

根据超短超强激光与固体靶相互作用中质子靶前表面加速和靶后表面加速两种机制,对在SI-LEX-I激光器上进行的质子加速实验中获得的质子最大截止能量进行了估算,认为实验中质子产生的主要机制是靶后表面加速。同时结果表明:对该装置的实验条件,靶前表面加速机制可以产生质子的最大能量约为2MeV;靶后表面加速机制可以产生的质子的最大能量约11 MeV。另外用Multi2005程序计算了激光器信噪比对靶后表面加速机制的影响。计算表明:SILEX-I激光器信噪比达到108∶1时,预脉冲对用5μm靶时鞘层加速电场的影响可以忽略。

相对论圆偏振激光与固体靶作用产生高次谐波

超短超强激光与固体靶表面等离子体相互作用可以通过高次谐波的方式产生从极紫外到软X射线波段的相干辐射,获得飞秒甚至阿秒量级的超短脉冲,可用于观测原子或分子中的电子运动等超快动力学过程.本文实验研究了相对论圆偏振飞秒激光与固体靶相互作用的高次谐波产生过程,实验结果表明,在较大入射角下,圆偏振激光也可以有效地产生高次谐波辐射.通过预脉冲控制靶表面的预等离子体密度标长,发现高次谐波的产生效率随密度标长的增加而单调下降.进一步通过二维粒子模拟程序,分析了激光的偏振以及预等离子体密度标长对高次谐波产生的影响,很好地解释了实验观测结果.