| 【中文题名】 | 强激光在横向非均匀等离子体中的传播特性研究 |
| 【英文题名】 | |
| 【学科专业】 | 等离子体物理学 |
| 【论文级别】 | 硕士论文 |
| 【投稿时间】 | 2007-3-29 |
| 【中关键词】 | 强激光,非均匀等离子体,相对论效应,有质动力,自聚焦,受激拉曼散射 |
| 【英关键词】 | strong laser,nonuniform plasmas,relativistic effect,ponderomotive force,self-focusing,stimulated Raman scattering,evaluation function,transverse laser centroid,solitary standing wave,particle-in-cell simulations, |
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| 【论文摘要】 | 本文主要讨论超强短脉冲激光在低密度等离子体中的传播特性。主要工作为：把均匀等离子体中激光的稳定模理论推广到横向非均匀等离子体情形；把均匀等离子体中激光自聚焦的充分和必要条件的讨论推广到横向非均匀等离子体情形；给出横向密度分布不同的等离子体影响激光自聚焦的定量判据。讨论了初始不对称的激光场在横向非均匀及均匀等离子体中的演化特性，并提出了具有对称腔道结构的等离子体箍缩激光质心和对称化初始不对称激光场的物理机制。用粒子模拟讨论了激光场在等离子体中形成孤立驻波的过程，认为前向受激拉曼散射是发生此现象的可能机制。
第一章，简单介绍了强激光等离子体相互作用的特点、与本文有关的几种物理过程、用到的几种简化模型、理论处理方法和数值方法。
第二章，从Maxwell方程组和等离子体流体模型出发把激光的传输方程简化为广义非线性Schr(?)dinger方程。介绍了所用的冷的单流体模型近似、多时标近似、平脉冲近似、慢变包络近似和准静态近似。
第三章，首先讨论了任意密度分布等离子体中存在的稳定激光模的特点。主要结论有：等离子体腔横向有效密度梯度越大，激光发生自聚焦的临界功率越小，即激光越... |
| 【论文题纲】 |
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摘要 |
4-6 |
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Abstract |
6-12 |
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第一章 绪言 |
12-20 |
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§1.1 强激光在等离子体中的自聚焦,自生通道,自调制,wake场,受激拉曼散射 |
12-15 |
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§1.1.1 激光自聚焦,等离子体的自生密度通道 |
12-14 |
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§1.1.2 激光的自调制,等离子体的wake场响应 |
14 |
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§1.3.3 激光的受激拉曼散射 |
14-15 |
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§1.2 研究强激光在等离子体中传输的几种模型 |
15-17 |
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§1.2.1 二维的旁轴模型 |
16 |
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§1.2.2 一维Pancal(e模型 |
16-17 |
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§1.3 研究二维广义非线性Schr(o|¨)dinger方程的几种方法 |
17-19 |
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§1.3.1 稳定模近似 |
17 |
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§1.3.2 高斯模近似 |
17-18 |
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§1.3.3 变分法分析 |
18 |
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§1.3.4 有限差分法数值分析 |
18-19 |
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§1.4 粒子模拟 |
19-20 |
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第二章 传播方程的推导和简化 |
20-26 |
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§2.1 冷的单流体模型 |
20-21 |
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§2.2 传播方程的简化 |
21-26 |
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§2.2.1 多时标近似 |
21-22 |
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§2.2.2 平脉冲近似 |
22-23 |
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§2.2.3 慢变包络近似和准静态近似 |
23-26 |
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第三章 激光在不同密度等离子体中的稳定模近似和激光的高斯模近似 |
26-48 |
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§3.1 激光自聚焦的稳定模近似 |
26-29 |
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§3.2 不同密度分布等离子体中激光自聚焦的临界条件 |
29-31 |
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§3.2.1 均匀等离子体中的临界功率和波型 |
29-31 |
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§3.2.2 非均匀等离子体中的临界功率和波型 |
31 |
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§3.3 不同密度分布等离子体中自聚焦稳定模的数值分析 |
31-36 |
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§3.3.1 均匀等离子体中自聚焦稳定模 |
32-33 |
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§3.3.2 非均匀等离子体中自聚焦稳定模 |
33-36 |
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§3.4 高斯模近似的理论推导 |
36-39 |
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§3.5 几种典型的情形和几个重要的物理量 |
39-42 |
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§3.5.1 真空情形,真空中的Rayleigh长度 |
39-40 |
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§3.5.2 弱相对论情形,临界功率,等效Rayleigh长度和密度腔道临界深度 |
40-42 |
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§3.5.3 强相对论情形 |
42 |
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§3.6 一般情形的数值解 |
42-47 |
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§3.7 小结 |
47-48 |
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第四章 强激光在不同密度分布等离子体中自聚焦的充分必要条件和自聚焦的评价函数 |
48-72 |
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§4.1 激光在传输过程中的两个守恒量 |
49-51 |
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§4.1.1 光波作用量 |
49-50 |
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§4.1.2 哈密顿量 |
50-51 |
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§4.2 自聚焦的充分条件 |
51-53 |
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§4.3 自聚焦的必要条件 |
53-57 |
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§4.3.1 电子排空情形 |
54 |
|
§4.3.2 相对论单独作用情形 |
54-55 |
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§4.3.3 相对论和有质动力共同作用情形 |
55-57 |
|
§4.4 数值模拟检验自聚焦的充分和必要条件 |
57-61 |
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§4.5 自聚焦评价函数的推导 |
61-64 |
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§4.6 自聚焦评价函数有效性的数值验证 |
64-71 |
|
§4.7 小结 |
71-72 |
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第五章 不对称激光场的横向质心在不同密度分布等离子体中的演化 |
72-87 |
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§5.1 变分法推导质心的演化方程 |
72-74 |
|
§5.2 激光质心在不同密度分布等离子体中的演化特点 |
74-77 |
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§5.3 激光质心绕等离子体腔轴心的阻尼振荡 |
77-78 |
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§5.4 数值模拟 |
78-85 |
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§5.5 小结 |
85-87 |
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第六章 电磁孤立驻波形成的粒子模拟研究 |
87-106 |
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§6.1 受激拉曼散射的特点,电磁波的反射率 |
88-89 |
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§6.1.1 受激拉曼散射的特点 |
88 |
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§6.1.2 不同频率电磁波在等离子体中的反射率 |
88-89 |
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§6.2 对孤立驻波的初步观察 |
89-90 |
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§6.3 未出现孤立驻波情形 |
90-94 |
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§6.4 形成孤立驻波情形 |
94-105 |
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§6.4.1 在形成孤立驻波情形中受激拉曼散射特点 |
94-97 |
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§6.4.2 驻波中心附近的非线性频率移动现象及理论分析 |
97-98 |
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§6.4.3 对密度坑形成过程的研究 |
98-100 |
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§6.4.4 等离子体密度对孤立驻波形成的影响 |
100-102 |
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§6.4.5 模型的维数和激光横向分布对孤立驻波形成的影响 |
102-104 |
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§6.4.6 离子质量对孤立驻波形成的影响 |
104-105 |
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§6.5 小结 |
105-106 |
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第七章 论文总结 |
106-108 |
|
硕士期间发表的论文 |
108-109 |
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致谢 |
109-110 |
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参考文献 |
110-113 |
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附录 |
113-121 |
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| 【DOI】 | LunWen.ID:2.2008.25595 |
