相位反射产生的激光场空洞现象及其与激光等离子体参数相关性研究

张秋菊; 盛政明; 王兴海; 满宝元; 苍  宇; 张  杰

doi:10.7498/aps.55.2347

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相位反射产生的激光场空洞现象及其与激光等离子体参数相关性研究

张秋菊 , 盛政明 , 王兴海 , 满宝元 , 苍宇 , 张杰

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流体、等离子体和放电

相位反射产生的激光场空洞现象及其与激光等离子体参数相关性研究

张秋菊, 盛政明, 王兴海, 满宝元, 苍宇, 张杰

物理学报, 2006, 55(5): 2347-2351.

doi: 10.7498/aps.55.2347

Vacancy of laser field induced by phase reflection in underdense plasmas and its relation to laser-plasma parameters

Zhang Qiu-Ju, Sheng Zheng-Ming, Wang Xing-Hai, Man Bao-Yuan, Cang Yu, Zhang Jie

Acta Phys. Sin., 2006, 55(5): 2347-2351.

doi: 10.7498/aps.55.2347

摘要
理论研究和数值模拟研究表明激光在等离子体中诱导的等离子体密度调制可以起类似布拉格反射镜的作用，使得后面的入射光在等离子体平均密度远低于临界密度的区域就对入射光产生相位反射.相位反射的发生会影响激光在等离子体中的传播，例如激光在等离子体中相对传播时会出现激光场空洞现象.进一步的理论和数值模拟研究表明，相位反射持续发生的时间以及反射率的高低与等离子体的密度、等离子体区域的长度、激光强度以及脉宽等因素密切相关，这些都会对激光在等离子体中的传输产生影响.

关键词:
相位反射 /

密度调制 /

激光等离子体 /

粒子模拟
Abstract
It is shown theoretically and by particle- in-cell simulations that the plasma density modulation produced by laser in underdense pre-plasmas can serve as a Bragg reflector, which results in phase reflection occurring at low-density plasma area. The phase reflection can influence the laser propagating in plasmas, such as the vacancy of laser field induced by two laser pulses counter-propagating in plasmas. It is also shown that the period of phase reflection and the reflectivity are related with the plasma density, thickness, intensity and the duration of laser.

Keywords:
phase reflection /

density modulation /

laser plasma /

particle-in-cell simulations
作者及机构信息
张秋菊¹,

盛政明²,

王兴海¹,

满宝元¹,

苍宇²,

张杰²

(1)山东师范大学物理与电子科学学院，济南 250014; (2)中国科学院物理研究所光物理开放实验室，北京 100080

基金项目: 国家自然科学基金(批准号：10476033，10547122，10474059)，国家高技术惯性约束聚变基金以及国家重点基础研究专项(批准号：G1999075206)资助的课题.
Authors and contacts
Zhang Qiu-Ju¹,

Sheng Zheng-Ming²,

Wang Xing-Hai¹,

Man Bao-Yuan¹,

Cang Yu²,

Zhang Jie²

(1)山东师范大学物理与电子科学学院，济南 250014; (2)中国科学院物理研究所光物理开放实验室，北京 100080
参考文献

施引文献

[1]	张钰如, 高飞, 王友年. 低气压感性耦合等离子体源模拟研究进展. 物理学报, 2021, 70(9): 095206. doi: 10.7498/aps.70.20202247
[2]	陈忠, 赵子甲, 吕中良, 李俊汉, 潘冬梅. 基于蒙特卡罗-离散纵标方法的氘氚激光等离子体聚变反应率数值模拟. 物理学报, 2019, 68(21): 215201. doi: 10.7498/aps.68.20190440
[3]	王宬朕, 董全力, 刘苹, 吴奕莹, 盛政明, 张杰. 激光等离子体中高能电子各向异性压强的粒子模拟. 物理学报, 2017, 66(11): 115203. doi: 10.7498/aps.66.115203
[4]	张智猛, 张博, 吴凤娟, 洪伟, 滕建, 贺书凯, 谷渝秋. 等离子体密度对激光拉曼放大机理的影响. 物理学报, 2015, 64(10): 105201. doi: 10.7498/aps.64.105201
[5]	陈茂林, 夏广庆, 毛根旺. 多模式离子推力器栅极系统三维粒子模拟仿真. 物理学报, 2014, 63(18): 182901. doi: 10.7498/aps.63.182901
[6]	陈兆权, 殷志祥, 陈明功, 刘明海, 徐公林, 胡业林, 夏广庆, 宋晓, 贾晓芬, 胡希伟. 负偏压离子鞘及气体压强影响表面波放电过程的粒子模拟. 物理学报, 2014, 63(9): 095205. doi: 10.7498/aps.63.095205
[7]	王宇, 陈再高, 雷奕安. 等离子体填充0.14 THz相对论返波管模拟. 物理学报, 2013, 62(12): 125204. doi: 10.7498/aps.62.125204
[8]	陈兆权, 夏广庆, 刘明海, 郑晓亮, 胡业林, 李平, 徐公林, 洪伶俐, 沈昊宇, 胡希伟. 气体压强及表面等离激元影响表面波等离子体电离发展过程的粒子模拟. 物理学报, 2013, 62(19): 195204. doi: 10.7498/aps.62.195204
[9]	令维军, 董全力, 张蕾, 张少刚, 董忠, 魏凯斌, 王首钧, 何民卿, 盛政明, 张杰. 高密度平面靶等离子体中激光驱动冲击波加速离子的能谱展宽. 物理学报, 2011, 60(7): 075201. doi: 10.7498/aps.60.075201
[10]	栾仕霞, 张秋菊, 桂维玲. 交叉传播激光脉冲与等离子体相互作用产生的等离子体密度光栅. 物理学报, 2008, 57(11): 7030-7037. doi: 10.7498/aps.57.7030
[11]	陈民, 盛政明, 郑君, 张杰. 强激光与高密度气体相互作用中电子和离子加速的数值模拟. 物理学报, 2006, 55(5): 2381-2388. doi: 10.7498/aps.55.2381
[12]	徐慧, 盛政明, 张杰. 相对论效应对激光在等离子体中的共振吸收的影响. 物理学报, 2006, 55(10): 5354-5361. doi: 10.7498/aps.55.5354
[13]	苍宇, 鲁欣, 武慧春, 张杰. 有质动力和静电分离场对激光等离子体流体力学状态的影响. 物理学报, 2005, 54(2): 812-817. doi: 10.7498/aps.54.812
[14]	卓红斌, 胡庆丰, 刘杰, 迟利华, 张文勇. 超短脉冲激光与稀薄等离子体相互作用的准静态粒子模拟研究. 物理学报, 2005, 54(1): 197-201. doi: 10.7498/aps.54.197
[15]	张秋菊, 盛政明, 苍宇, 张杰. 激光脉冲诱导的等离子体密度调制及其产生的相位反射. 物理学报, 2005, 54(9): 4217-4222. doi: 10.7498/aps.54.4217
[16]	张秋菊, 盛政明, 张　杰. 周期量级超短激光脉冲在近临界密度等离子体中形成的光孤子. 物理学报, 2004, 53(3): 798-802. doi: 10.7498/aps.53.798
[17]	简广德, 董家齐. 环形等离子体中电子温度梯度不稳定性的粒子模拟. 物理学报, 2003, 52(7): 1656-1662. doi: 10.7498/aps.52.1656
[18]	顾震宇, 季沛勇. 等离子体密度对多光子电离的影响. 物理学报, 2002, 51(5): 1022-1025. doi: 10.7498/aps.51.1022
[19]	张杰, 王薇. 数值模拟辐射场对激光等离子体中物理过程的影响. 物理学报, 2001, 50(8): 1517-1520. doi: 10.7498/aps.50.1517
[20]	张树东, 张为俊. 激光烧蚀Al靶产生的等离子体中辐射粒子的速度及激波. 物理学报, 2001, 50(8): 1512-1516. doi: 10.7498/aps.50.1512

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物理学报. 2006, 55(5): 2347-2351.

doi: 10.7498/aps.55.2347.

相位反射产生的激光场空洞现象及其与激光等离子体参数相关性研究

1. (1)山东师范大学物理与电子科学学院，济南 250014; (2)中国科学院物理研究所光物理开放实验室，北京 100080

基金项目: 国家自然科学基金(批准号：10476033，10547122，10474059)，国家高技术惯性约束聚变基金以及国家重点基础研究专项(批准号：G1999075206)资助的课题.

收稿日期: 2005-06-01
修回日期: 2005-11-07
刊出日期: 2006-05-20

摘要: 理论研究和数值模拟研究表明激光在等离子体中诱导的等离子体密度调制可以起类似布拉格反射镜的作用，使得后面的入射光在等离子体平均密度远低于临界密度的区域就对入射光产生相位反射.相位反射的发生会影响激光在等离子体中的传播，例如激光在等离子体中相对传播时会出现激光场空洞现象.进一步的理论和数值模拟研究表明，相位反射持续发生的时间以及反射率的高低与等离子体的密度、等离子体区域的长度、激光强度以及脉宽等因素密切相关，这些都会对激光在等离子体中的传输产生影响.

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Vacancy of laser field induced by phase reflection in underdense plasmas and its relation to laser-plasma parameters

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作者及机构信息

(1)山东师范大学物理与电子科学学院，济南 250014; (2)中国科学院物理研究所光物理开放实验室，北京 100080

Authors and contacts

(1)山东师范大学物理与电子科学学院，济南 250014; (2)中国科学院物理研究所光物理开放实验室，北京 100080

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相位反射产生的激光场空洞现象及其与激光等离子体参数相关性研究

English Abstract

Vacancy of laser field induced by phase reflection in underdense plasmas and its relation to laser-plasma parameters

1.
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(1)山东师范大学物理与电子科学学院，济南 250014; (2)中国科学院物理研究所光物理开放实验室，北京 100080

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相位反射产生的激光场空洞现象及其与激光等离子体参数相关性研究

English Abstract

Vacancy of laser field induced by phase reflection in underdense plasmas and its relation to laser-plasma parameters

1. (1)山东师范大学物理与电子科学学院，济南 250014; (2)中国科学院物理研究所光物理开放实验室，北京 100080

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