【摘 要】
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强激光在等离子体中的导引和传播在桌面型加速器、高次谐波产生、X射线源、THz辐射以及激光核聚变等领域具有重要的科学意义和应用前景.目前的研究主要集中在通常的高斯激光束,本学位论文以一种典型的非高斯激光束――中空高斯激光束(hollow Gaussian beams,HGB)为研究对象,研究了预等离子体通道和等离子体温度对中空高斯激光束传播的影响,主要工作有:1.在考虑相对论、有质动力和预等离子体通
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强激光在等离子体中的导引和传播在桌面型加速器、高次谐波产生、X射线源、THz辐射以及激光核聚变等领域具有重要的科学意义和应用前景.目前的研究主要集中在通常的高斯激光束,本学位论文以一种典型的非高斯激光束――中空高斯激光束（hollow Gaussian beams,HGB）为研究对象,研究了预等离子体通道和等离子体温度对中空高斯激光束传播的影响,主要工作有:1.在考虑相对论、有质动力和预等离子体通道等非线性效应的基础上,研究了抛物预等离子体通道对中空高斯激光束传播特性的影响.首先运用WKB方法和傍轴近似,得到了HGB在抛物预等离子体通道中传播时激光焦斑尺寸参量的演化方程.针对激光焦斑尺寸参量的演化方程,一方面用极值理论得到了HGB以周期性聚焦振荡、周期性散焦振荡和恒定焦斑尺寸传播时的初始激光等离子体参数;另一方面,根据具体参数平面,通过四阶Runge-Kutta法数值求解激光焦斑尺寸参量的演化方程,得到了HGB在预等离子体通道中传播的具体演化图像,并研究了等离子体通道参数和HGB阶数对激光自聚焦和传播特性的影响.研究结果表明:当HGB阶数n一定时,HGB的聚焦能力随着通道参数Nc的增加而不断增强,抛物预等离子体通道不仅可以增强普通高斯激光的聚焦能力,也可以有效增强HGB的聚焦能力;当通道参数Nc一定时,随着HGB阶数n的增加,初始辐照强度小的HGB更容易聚焦,而初始辐照强度大的HGB更容易散焦.2.在考虑碰撞和欧姆加热等非线性效应的基础上,研究了等离子体温度对中空高斯激光束传播特性的影响.运用与第二章相同的理论和方法,得到了HGB焦斑尺寸的演化方程和HGB以恒定焦斑尺寸传播的初始激光等离子体参数.研究结果表明,随着等离子体温度的升高,HGB焦斑尺寸会经历周期性散焦振荡振幅逐渐减小、恒定焦斑尺寸、周期性聚焦振荡振幅先增大后减小、恒定焦斑尺寸、周期性散焦振荡振幅逐渐增大、直接发散等变化过程;另一方面,随着HGB阶数n的增加,得到了与第二章相似的结论,即:当等离子体初始温度T0一定时,随着HGB阶数n的增加,初始辐照强度小的HGB更容易聚焦,而初始辐照强度大的HGB更容易散焦.
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