纳秒激光等离子体相互作用过程中激光强度对微波辐射影响的研究

在强激光与等离子体的相互作用中,通常能够产生时间尺度长达百纳秒量级的微波辐射,形成的复杂电磁环境会干扰或损坏机械电子设备,并给物理过程的准确认识与表征带来困难.然而,目前对于微波辐射的产生机制的研究还不够系统和完善.本文通过系统地改变纳秒激光与等离子体作用过程中入射的激光能量以改变入射激光强度,发现微波辐射强度随激光强度非单调变化.在较低的激光强度下,辐射强度随激光强度的增加先增加后减小,辐射场时间波形呈现连续振荡的特征,辐射频谱包含低于和高于0.3 GHz两部分分量;在较高的激光强度下,辐射强度随激光强度的增加而增加,辐射场时间波形表现为数十纳秒的单极性辐射,辐射频谱主要包括0.3 GHz以下的分量.分析表明,导致微波波形和频谱差别的原因是辐射机制发生了变化.在较低的激光强度下,微波辐射由偶极辐射和靶上电子束向真空出射共同作用产生,其中偶极辐射占主导;在较高的激光强度下,微波辐射主要由靶上电子束向真空出射产生.研究结果对于理解纳秒激光与等离子体相互作用过程中的微波辐射机制具有比较重要的意义,同时也为借助微波辐射诊断激光与等离子体相互作用过程中的逃逸电子、靶面鞘层场等问题提供了参考.

板间距对空间约束激光诱导铝等离子体光谱特性的影响

开展了平板空间约束条件下板间距对纳秒激光诱导铝等离子体发射光谱特性的影响研究,获得板间距对等离子体光谱增强因子和光谱增强时间的影响规律,以及板间距对等离子体电子温度和电子密度的时间演化影响规律。研究结果表明,在平板空间约束下,由于反弹冲击波压缩等离子体羽的作用,使等离子体光谱出现了增强,在板间距为8 mm、10 mm和12 mm平板空间约束下,激光诱导铝等离子体光谱的最大光谱增强因子分别为2.3、1.7和1.3倍,对应的时间延时分别为8μs、11μs和12μs。在平板空间约束下,激光诱导铝等离子体电子温度和电子密度均有提高。随着平板间距增大,电子温度和电子密度增大出现的时间越延后,与空间约束等离子体发射光谱强度的时间演化规律一致。