上海交通大学物理与天文学院激光等离子体教育部重点实验室
- 作品数：33 被引量：42H指数：4
- 相关机构：中国科学院物理研究所中国工程物理研究院激光聚变研究中心国防科学技术大学理学院更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金中国科学院战略性先导科技专项国家重点基础研究发展计划更多>>
- 相关领域：理学电子电信机械工程核科学技术更多>>
- 超强激光与固体靶作用驱动量子电动力学级联和稠密正电子产生的研究进展
- 2023年
- 极端超短超强激光脉冲的诞生将光与物质的相互作用推进到由辐射阻尼效应和量子电动力学(QED)效应占主导的高度非线性物理范畴。强场QED效应蕴含了丰富的物理过程包括辐射阻尼、高能伽马辐射、正负电子对产生、QED级联、真空极化等,是高能量密度物理和强场物理研究领域的前沿热点。QED级联是解释致密天体辐射和伽马射线暴形成的重要物理机制,其产生的稠密正电子源在高能物理、材料无损探测、癌症诊断等领域亦有重要的应用前景。介绍了QED级联过程及其理论模型,讨论了固体靶中的QED级联发展及其诱导的非线性物理效应,并回顾了固体靶中稠密正电子产生的主要研究成果。
- 黄海荣张亮琪刘维媛余同普罗文
- 非均匀等离子体中1/4临界密度附近受激散射的非线性演化
- 2019年
- 本文采用粒子模拟方法,针对长脉冲激光在非均匀等离子体中的传输过程,特别是在 1/4 临界密度附近,等离子体中受激散射的非线性演化现象,进行了细致的模拟研究.研究结果表明:在 1/4 临界面附近所产生的受激拉曼散射不稳定性,其散射光在等离子体中被捕获,并在该区域形成电磁孤子.电磁孤子的振幅随着不稳定性的发展而提高,并由此而产生一个有质动力场驱动周围的电子运动,离子随后被电荷分离场加速,最终形成准中性的密度坑.在单个密度坑形成后,由于该密度坑周围等离子体密度和温度产生了变化,使得等离子体中逐渐形成更多的密度坑.这些密度坑将等离子体分割成不连续的密度分布,而这种密度分布最终明显地抑制了受激拉曼散射和受激布里渊散射不稳定性的发展.
- 吴钟书赵耀翁苏明陈民盛政明
- 关键词：受激拉曼散射激光传输PIC
- 高密度等离子体喷流高速对撞的二维辐射流体模拟研究
- 2022年
- 等离子体喷流对撞是天体物理和激光等离子体物理中常见的流体力学现象.构建对撞等离子体状态和喷流初始条件的流体定标关系,对于相关实验的物理设计和数据分析具有重要意义.本文采用最新升级的二维自由拉格朗日辐射流体模拟程序MULTI-2D,研究了高速(≥100 km/s)、高密度(≥10 g/cm^(3))条件下的喷流对撞过程.基于不同条件下等离子体喷流高速对撞过程的模拟数据,通过机器学习中的贝叶斯推断方法构建了描述等离子体喷流对撞过程的流体定标规律.研究结果表明:锥形等离子体喷流对撞易于形成等容分布的高密度等离子体;提高喷流的初始密度和速度,有利于提高对撞等离子体的密度和温度;提高喷流的初始温度,有利于提高对撞后的温度,但会降低对撞后的等离子体密度.当等离子体喷流的初始密度、温度和速度分别设定为15 g/cm^(3), 30 eV和300 km/s时,对撞后的等离子体密度可以达到300 g/cm^(3)以上,这对于双锥对撞点火方案中的快电子加热过程非常重要.
- 杨孟奇吴福源陈致博张翼翔陈一张晋川陈致真方志凡Rafael Ramis张杰
- 基于时间透镜系统的冲击脉冲产生与特性研究被引量：1
- 2019年
- 冲击点火方案具备低点火能量阈值、高增益以及更好的流体力学稳定性等优势,已成为实现惯性约束聚变点火的核心方案之一.在冲击点火方案中,高质量的冲击脉冲是实现成功点火的必要条件.本文基于光纤环相位调制时间透镜系统,提出一种利用时域非对称相位调制结合频域线性色散补偿的方案产生对脉宽和峰值功率对比度高精度可控的冲击脉冲,并构建了理论模型,通过数值模拟详细分析了系统关键参数对冲击脉冲特性的影响.模拟结果显示,通过对斩波函数、相位调制函数、调制深度、调制频率以及啁啾补偿量等参数的组合优化设计,可以实现对冲击脉冲的脉冲宽度、脉冲上升沿以及冲击脉冲峰值功率对比度等关键性能指标高精度主动调控.这种对冲击脉冲峰值功率对比度与冲击脉冲宽度独立主动可调的新型设计思路,不仅有利于加深对激光脉冲波形操控原理的理解,而且对实验上如何获取高质量的冲击脉冲具有重要参考意义.
- 肖鸿晶黄超黄超徐剑秋
- 关键词：相位调制冲击脉冲
- 相对论强激光与近临界密度等离子体相互作用的质子成像被引量：3
- 2019年
- 近临界密度是激光等离子体相互作用中能量吸收和高能电子产生的重要等离子体参数区间.利用激光加速产生的质子束作为电磁场探针,研究了超强激光与近临界密度等离子体相互作用产生的等离子体结构及其时间演化.实验发现,初始均匀分布的质子束穿过近临界密度等离子体后分裂为两个斑.两个质子束斑的间距随着作用时间先增大后减小.并且两个束斑呈不对称分布.分析认为,幅度约为10^9V/m的不对称分布瞬变电场是产生质子束偏折和分裂的主要原因.粒子模拟的结果也验证了这一解释.该研究对激光尾场电子加速、离子加速、惯性约束聚变快点火方案研究等有一定的参考价值.
- 李曜均岳东宁邓彦卿赵旭赵旭葛绪雷魏文青刘峰葛绪雷
- 关键词：等离子体
- 锐真空-等离子体边界倾角对激光尾波场加速中电子注入的影响被引量：1
- 2020年
- 超短超强激光脉冲在气体等离子体中激发的尾波场加速在过去40年里有了长足的发展,人们已经在厘米加速距离内获得了数GeV的准单能电子加速,激光尾波加速的最高电子能量已经达到8 GeV.为了进一步提升加速电子束的稳定性和品质,多种电子注入方式先后被提出.本文研究了基于锐真空-等离子体边界面的密度跃变注入,着重讨论了不同角度的倾斜边界面对注入电子品质的影响.二维粒子模拟研究表明,与倾角为0°的垂直边界面相比,在合适的倾斜边界角下,第二个尾波空泡内产生的注入电量可以有近三倍的提升,同时偏振方向与入射面平行的驱动激光可以增加第一个空泡内注入电子的电量.根据不同激光入射角度时尾波场中电子自注入的起始位置差异,分析了电子电量与横向振荡增强的原因.这些研究有利于提升基于Betatron运动的尾波场辐射及其应用.
- 祝昕哲刘维媛陈民
- 关键词：激光等离子体相互作用电子注入
- 常压针-板放电等离子体密度演化被引量：1
- 2021年
- 分别采用Stark展宽法、图像法诊断等离子体电子密度,研究常压针-板放电等离子体电子密度随放电参数的演化.实验结果表明,降低电源的脉冲频率,减小等离子体的电极间距和采用细径电极,都有助于提高等离子体密度.利用全局模型分析影响电子密度变化的因素可知,随着脉冲频率的下降,等离子体放电体积减小,导致电子密度上升.在电极间距减小的过程中,电子密度变化则是降低等离子体吸收功率与减小放电体积共同作用的结果,其中放电体积的减小起到了更为主导的作用,导致电子密度上升.此外,采用细径电极也可以使等离子体放电体积减小,从而有利于获得较高的电子密度.
- 冯博文王若愚马雨彭雪钟晓霞
- 关键词：常压等离子体电子密度
- 双锥对撞点火实验中的交叉束能量转移与背向受激布里渊散射
- 2023年
- 在直接驱动激光聚变研究中,激光辐照靶丸会激励起受激布里渊散射(SBS)和交叉束能量传递(CBET)等过程,降低激光与靶丸的能量耦合效率以及激光辐照均匀性,导致靶丸内爆品质下降.本文使用一套基于光纤收集信号的背向散射诊断系统,诊断了双锥对撞点火(DCI)实验中波长在351 nm附近的时间分辨背向散射光谱.通过对比不同激光辐照条件下散射光谱的特征,结合光谱强度与入射激光能量以及激光偏振态的相关性分析,确认背向散射信号中包含了分别来自CBET和背向SBS过程的散射成分,确认镜像激光束之间的偏振夹角对CBET的影响.实验结果表明,在当前DCI实验中,在351 nm附近的背向反射率不高于3%,显著低于球对称辐照直接驱动中心点火方案的实验结果.
- 高凡袁鹏黄浩彬寇琦贾青远晓辉远晓辉张喆张喆
- 激光等离子体尾波加速器的发展和展望被引量：9
- 2020年
- 超强激光在气体等离子体中传输时可以激发出大振幅的电子等离子体尾波。激光等离子体尾波加速器是利用该尾波对带电粒子(特别是电子和正电子)进行加速的一种新型装置。由于其加速梯度相较于现有的常规加速器可以提升1000倍,为建造超紧凑型的加速器和辐射源奠定了基础,也为将来建造基于等离子体的超高能正负电子对撞机和自由电子激光装置提供了可能。对该新型加速器的原理、特点、发展历程,尤其是近十年来的主要进展和未来发展趋势及面临的主要挑战进行简要梳理和介绍。
- 陈民陈民李博原刘峰陈黎明盛政明翁苏明
- 关键词：激光等离子体
- 面向激光等离子体尾波加速的毛细管放电实验研究被引量：2
- 2022年
- 具有合适径向密度分布的等离子体通道可以用于超短超强激光导引,这使得等离子体通道在激光尾波加速中有着重要的应用.本文介绍了在上海交通大学激光等离子体实验室开展的毛细管放电和光导引实验.通过光谱展宽法测量了充氦气的放电毛细管中的等离子体密度分布,在长度为3 cm、内径为300μm的毛细管中实现了轴向均匀,径向呈抛物线型的等离子体密度分布.通过改变放电延时和喷气时长,确定和优化了产生等离子体通道的参数区间,得到的最大通道深度为28μm,与实验中使用的激光焦斑半径匹配.在此基础之上,开展了不同能量的激光脉冲在放电等离子体通道中的导引研究,结果发现当通道深度与焦斑半径匹配时,激光可以不散焦地在通道中传输,实现激光导引.这项研究为未来的激光尾波级联加速和锁相加速等研究奠定了基础.
- 祝昕哲李博原刘峰刘峰毕择武鲁林远晓辉闫文超远晓辉陈黎明盛政明陈民
- 关键词：激光等离子体相互作用等离子体波导
