激光等离子体中一些基本过程及其应用-北京大学应用物理与技术研究.PDF

激光等离子体中一些基本过程及 其应用 郑春阳 北京应用物理与计算数学研究所 2008年10月16日 北大 I. 基本概念 II. 黑腔激光等离子体相互作用过程（LPI ） III. 强场与“快点火” 中LPI IV. 激光天体物理 I. 基本概念（1） 激光与非磁化等离子体相互作用主要涉及三种波：激光 （电磁波）、电子等离子体波（Langmuir波）及离子声波 2 2 2 2 2 （1）电磁波：ω ＝ω +k c (光子似乎得到“质量”m*c =hω ) p p 21 2 -3 ω = ω 对应n =1.1 ×10 /λ cm (稀薄或稠密) L p c L 2 2 2 2 (2)Langmuir波: ω ＝ω +3k λ （λ =v / ω ） p D D th,e p 存在条件：vph=ω/k ﹥﹥vth,e (Landau阻尼） （3）离子声波：ω＝c k, c =(Zk T /m )1/2 ia ia B e i (ZT /T )1/21 e i 在实际应用中，对等离子体中存在的大量集体模式（波、不稳 定性）的激发、非线性耦合、时空演化的理解是至关重要的。 I. 基本概念（2 ） 不同强度、波长的激光等离子体相互作用性质差异可以很大。 我们关心的是电子在激光电场中的振荡能量与它们的热能量可 比较 考虑：n ≈1021cm-3,T ≈1keV e e 2 15 2 I ～c|E | /8π～cn K T ～10 W/cm L L e B v v osc e 激光惯性约束聚变（ICF)激光装置产生的强度范围 18 2 激光强度IL ～10 W/cm ,vosc ～c 属于相对论强场物理范围。 激光等离子体过程为高度非线性，必须动力学手段描述。 I. 基本概念（3 ） 非常重要的量：有质动力(Ponderomotive force) Convective term 有质动力：光压梯度，把电 子从高场强区推开（光通 道、成丝） 对线偏振激光：2ω项，激 发高次谐波 II. 激光间接驱动黑腔中激光等离子体非线 性相互作用问题 背景－激光间接驱动黑腔中激光等离子体（1）