激光等离子体相互作用的数值模拟

第１９卷第１２期２００７年１２月

强激光与粒子束

ＨＩＧＨＰＯＷＥＲＬＡＳＥＲＡＮＤＰＡＲＴＩＣＬＥＢＥＡＭＳ

Ｖ０１．１９。Ｎｏ．１２

Ｄｅｃ．。２００７

文章编号：ｌＯＯｌ一４３２２（２００７）１２—２０３９一０４

激光等离子体相互作用的数值模拟‘

张海鸥１，王琨２，王桂兰２

（１．华中科技大学数字装备制造与技术国家重点实验室，武汉４３００７４；

２．华中科技大学塑性成形模拟与模具国家重点实验室，武汉４３００７４）

摘要：基于激光等离子体相互作用的复杂物理过程的数学模型，采用Ｐ１Ｃ方法分别研究了Ｐ极化和Ｓ极化非均匀短脉冲强激光入射均匀分布的稠密等离子体时引起的空泡、成丝等物理现象。模拟了激光脉冲在

真空中的３维传播形貌。由３维密度分布图发现：激光产生的巨大的有质动力向两侧推动粒子，形成等离子体

密度通道；当激光脉冲入射等离子体区域后，纵向加速的电子速度峰值出现在电流峰值处。

关键词：激光等离子体；数值模拟；激光脉冲形貌；脉冲宽度

中图分类号：ＴＮ２４８．７；０２４２．１文献标识码：Ａ

激光等离子体相互作用物理是随着激光技术、激光聚变以及激光与等离子体相互作用研究的刺激而发展起来的新兴学科［１］。由于相对论激光等离子体相互作用过程具有强的非线性，波一粒子相互作用复杂且难以测试，解析求解十分困难，因此粒子模拟成为了其重要的研究手段之一［２］。在等离子体数值模拟方面和Ｅ１ｄｒｉｄｇｅ等人［３３创立了一种在微型计算机上易于实现的粒子模拟方法，Ｓ．Ｍａｈａｌｉｎｇａｍ等［４１采用此方法模拟了离子引擎内的放电腔内的

２０４２强激光与粒子柬第１９卷

３结论

本文通过对激光等离子体相互作用的数值模拟，研究了Ｐ极化，Ｓ极化强激光入射稠密等离子体的典型物理过程以及脉冲变化情况。结果表明当激光脉冲入射等离子体区域后，纵向加速的电子速度峰值出现在电流峰值处，这是激光与等离子体相互作用后进人等离子体中的激光波长会变长的物理现象以及局域振荡电子加热机制基本吻合。Ｐ极化和Ｓ极化激光分别与等离子体相互作用的电子在纵向速度峰值的出现位置相同，但ｓ极化激光产生了成丝效应、空泡等不同现象。

参考文献：

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