q-高斯激光束在预等离子体通道中的传播

摘要

激光在等离子体中的传播在激光驱动等离子体加速器、高次谐波产生、X射线激光以及快点火方案等领域起着非常重要的作用.近年来,高斯激光在预等离子体通道中的传播尤其是电磁孤立波引起了许多学者的研究兴趣.最近,在实验研究中发现了一种与高斯激光强度分布有偏离的q-高斯激光束.本文通过考虑了相对论自聚焦效应、通道聚焦效应和有质动力自通道效应,主要用变分法研究了q-高斯激光束在预等离子体通道中的传播特性,主要内容如下:
　　第一章简要介绍了激光与等离子体的基本概念、激光在等离子体中的导引和传播以及变分法.
　　第二章用变分法研究了q-高斯激光束在预等离子体通道中的传播.通过考虑相对论自聚焦效应、通道聚焦效应和有质动力自通道效应,我们得到了q-高斯激光束的焦斑半径的演化方程.然后,通过理论和数值分析光斑半径的演化方程,得到了q-高斯激光束在抛物预等离子体通道中以恒定焦斑半径、周期聚焦振荡和周期散焦振荡等行为传播时的初始激光与等离子体参数,并与高斯激光束的结果进行了比较.结果显示,在预等离子体通道中传播时,q-高斯激光束与高斯激光束的传播行为相似;在同一预等离子体通道中传播时,q-高斯激光束的聚焦功率比高斯激光束的低,即q-高斯激光束比高斯激光束更容易聚焦.
　　第三章研究了q-高斯激光束在预等离子体通道中传播的电磁孤立波,并与高斯激光的电磁孤立波进行了对比.结果表明,q-高斯激光束在预等离子体通道中有两种电磁孤立波解,即聚焦电磁孤立波解和散焦电磁孤立波解.在相同的激光振幅和同一等离子体背景下,低q值的激光束的聚焦电磁孤立波的振幅较大,数值稳定性较差,而散焦电磁孤立波与之相反.
　　第四章总结了本文的研究结果,并对该领域的研究前景进行了展望.

目录

西北师范大学研究生学位论文作者信息

第一章 绪论

1.1 激光与等离子体简介

1.2 激光在等离子体中的导引及传播

1.3 变分法

1.4 本论文主要研究内容与结构安排

第二章 q-高斯激光束在预通道等离子体通道中的传播特性

2.2 模型

2.3 激光束焦斑半径的演化方程

2.4 传播特性

2.5 解析结果与分析

2.6 数值结果

2.7 本章小结

第三章 q-高斯激光在预通道中的孤立波

3.2 电磁孤立波的存在

3.3 数值结果

3.4 本章小结

第四章 结论与展望

4.2 展望

参考文献

发表文章目录

致谢