Effects of laser wavelength and density scalelength on absorption of ultrashort intense lasers on solid-density targets
本文从激光波长不同的角度重新研究了强激光脉冲与过密等离子体相互作用过程中的热电子温度和电子能谱。在与具有固定离子的过密等离子体的相互作用中，通过粒子模拟测量的热电子温度由$I$而不是$I λ^2$缩放，其中$I$和$λ$分别是激光强度和波长。
2004-10-23 physics.plasm-ph
Standing Electromagnetic Solitons in Degenerate Relativistic Plasmas
利用相对论流体力学和麦克斯韦方程组研究了完全简并的过密电子等离子体中高频电磁孤立子的存在性。在相对论和非相对论简并等离子体中均发现了稳定的孤子解。
2015-04-16 physics.plasm-ph
Plasma emission induced by ring-distributed energetic electrons in overdense plasmas
根据等离子体发射的标准方案，逃逸辐射是由单束高能电子与等离子体相互作用驱动的动力学尾部不稳定性的非线性发展产生的。在这里，我们进行全动力学电磁粒子模拟研究等离子体发射引起的环形分布的高能电子与过密等离子体相互作用。结果表明，基频（F）和谐波（H）辐射的有效激发与标准假设不同：（1）辐射的主模是通过电子回旋脉塞不稳定性产生的（对于上杂化（UH）和Z模）和热各向异性不稳定性（对于哨声（W）模）; F发射由Z和W模的非线性耦合产生，H发射由UH模的非线性耦合产生。这就提出了过密等离子体相干辐射的另一种机制。
2022-10-29 physics.plasm-ph
Surface Oscillations in Overdense Plasmas Irradiated by Ultrashort Laser Pulses
本文研究了强激光脉冲垂直入射过密等离子体中电子表面振荡的产生。二维（2D）粒子细胞模拟显示了从一个平面，静电振荡在$2ω$，与$ω$的激光频率，一个二维电磁振荡在频率$ω$和波矢量$k>ω/c$的过渡。一个新的电子参数不稳定性，涉及到一个一维静电振荡衰减成两个表面波，被引入到解释的基本特征的二维振荡。这种效应导致在几个激光周期内等离子体表面的波纹，并且可能对激光与固体靶的相互作用产生强烈的影响。
2001-10-29 physics.plasm-ph
Electromagnetic energy penetration in the self-induced transparency regime of relativistic laser-plasma interactions
介绍了相对论强激光辐射穿透过密等离子体的两种情形，这种等离子体可通过自感透明获得。对于超临界密度小于1.5倍的临界，激光能量的渗透发生移动到等离子体中的孤子状结构。在较高的背景密度下，激光仅在有限的长度上穿透，该长度随着入射强度而增加。在这种情况下，等离子体场结构代表交替的电子层，这些电子层被耗尽区隔开大约半个波长。
2000-10-24 physics.optics physics.plasm-ph
Harmonic generation in the interaction of laser with a magnetized overdense plasma
本文利用粒子模拟方法详细研究了磁化等离子体中O模和X模的谐波产生机制。为此，已进行了大量的等离子体中传播的反射和透射的电磁辐射的详细表征。谐波产生的效率示出增加与入射激光强度。谐波效率也与磁场强度有关。这项工作表明，有一个最佳值的磁场在谐波产生效率最大化。观测结果与理论分析一致。对于0模式配置，这是令人信服的，因为谐波产生提供了激光能量可以在过密等离子体区域内传播的机制。
2021-09-20 physics.plasm-ph
Mode-Selective Laser Propagation and Absorption in Strongly Magnetized Inhomogeneous Plasma
Department of Physics, College of Science, Shantou University（汕头大学理学院物理系）；College of Engineering Physics, Shenzhen Technology University（深圳技术大学工程物理学院）
研究强磁场不均匀等离子体中偏振激光的传播与吸收特性，揭示了R波和L波在不同磁场条件下的吸收行为及能量沉积机制。
2026-03-10 physics.plasm-ph
Electron heating in bulk overdense plasma aided by time dependent external magnetic field
本文利用时变外部磁场在过密等离子体中实现激光传播与电子回旋共振，并通过PIC模拟系统研究了不同磁场剖面、激光强度和偏振下的电子加热增益。
2025-07-03 physics.plasm-ph
Broadening of Cyclotron Resonance Conditions in the Relativistic Interaction of an Intense Laser with Overdense Plasmas
研究了强磁场作用下稠密等离子体与强激光的相互作用。当环境磁场的回旋频率高于激光频率时，激光的电磁场被转换为沿着场线传播的哨声模式。由于哨声波的性质，激光穿透到没有截止密度的稠密等离子体中，通过回旋共振产生超热电子。结果表明，由于激光场加速的相对论电子的存在，在较宽的外场条件下，回旋共振吸收有效地发生。共振的环境场的上限与相对论激光强度的平方根成比例地增加。大振幅哨声波的传播可以提高等离子体加热和致密等离子体深处粒子加速的可能性。
2017-09-29 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Zero vector potential mechanism of attosecond absorption in strongly relativistic plasmas
在强相对论体系中，对激光与物质相互作用的物理理解是非常重要的。本文描述了强激光脉冲与过密等离子体相互作用中真空-固体边界处产生快电子的一种新机制。这是一个没有类似的经典，非相对论性激光等离子体相互作用。在这里，提供了确凿的证据，快速电子产生的关键贡献是由矢量势的零点。我们表明，新的机制导致缩放的快电子能量，这明确地依赖于等离子体密度，从而提供了一个新的见解相对论激光物质相互作用。此外，研究表明，这种新的机制通过将能量注入阿秒持续时间电子聚束传递的过密等离子体中，对相互作用做出了主导贡献。这种新的理解将允许未来通过适当控制激光脉冲偏振来产生单个超亮阿秒X射线脉冲[1]-[7]。这个过程也将允许产生单脉冲阿秒电子聚束，可以在激光尾场加速器中进一步加速[8]-[10]。将受益于这种新见解的其他应用包括激光驱动离子加速器[11]-[15]，快速点火惯性约束聚变[16]-[18]以及强度前沿的基础研究[19]-[20]。
2010-09-04 physics.plasm-ph
Electron injection and acceleration into laser-driven wakefield from a solid overdense plasma target
Université de Bordeaux-CNRS-CEA（波尔多大学）；CEA/DRF/IRAMIS, CNRS, École Polytechnique, Institut Polytechnique de Paris（法国原子能和替代能源委员会/研究和技术开发部/核能及替代能源研究所，法国国家科学研究中心，巴黎综合理工学院，巴黎理工学院）；CEA, IRFU, DACM, Université Paris-Saclay（法国原子能和替代能源委员会，核物理研究所，原子和分子动力学实验室，巴黎萨克雷大学）；LULI, CNRS, CEA, Sorbonne Université, École Polytechnique, Institut Polytechnique de Paris（激光等离子体相互作用实验室，法国国家科学研究中心，法国原子能和替代能源委员会，索邦大学，巴黎综合理工学院，巴黎理工学院）；Swiss Plasma Center, École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL)（瑞士等离子体中心，洛桑联邦理工学院）；Sorbonne Université（索邦大学）
提出一种结合固体过密靶电子提取与相邻欠密等离子体尾波加速的两级激光等离子体加速方案，通过参数研究和二维PIC模拟证明了高效电子注入和高电荷、高能量电子束的产生。
2026-08-11 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Thermonuclear Fusion Triggered by Collapsing Standing Whistler Waves in Magnetized Overdense Plasmas
利用二维和一维粒子模拟方法研究了哨声驻波引发的热聚变等离子体。当驻哨声波由于离子等离子体波的破波而塌陷时，电磁波的能量直接转移到离子动能。在这里，我们发现，即使在多维模拟的多离子物种的目标，如氘氚（DT）冰和固体氨硼烷（H $_6$ BN）的离子加热的哨声驻波是可操作的。离子的能量转换效率变得高达注入的激光能量的15%，这显著地取决于靶厚度和激光脉冲持续时间。如果选择合适的激光等离子体条件，离子温度可以达到几十keV或更高。用这种方法产生的DT聚变等离子体作为有效的中子源是非常有用的。我们的数值模拟表明，中子产生效率超过10 $^9$ n/J每球面度，这是超越了目前的国家的最先进的激光实验的成就。驻波哨声加热将扩大磁约束激光聚变的替代点火设计的实验可能性，也为更困难的聚变反应，包括非中子质子硼反应。
2020-01-08 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Laser field absorption in self-generated electron-positron pair plasma
最近，对高功率激光器可达到的强度的限制问题引起了很多注意[A. M. Fedotov { \it et al.}物理修订版信函\textbf{105}，080402（2010）]。种子在强激光场作用下产生的电子-正电子对等离子体通过电磁级联吸收激光能量。建立了一个用于正负电子对等离子体动力学自洽研究的数值模型。研究了自生过密电子-正电子对等离子体对激光能量的强吸收。它表明，吸收变得重要的不是非常高的激光强度$I \sim 10^{24}$ W/cm $^2$在不久的将来实现。
2010-11-04 hep-ph physics.acc-ph physics.plasm-ph
Electromagnetic pulse reflection at self-generated plasma mirrors: laser pulse shaping and high order harmonic generation
当电磁脉冲与快速电离的薄箔相互作用时，会产生一层过密的等离子体。这一层将反射入射脉冲，形成所谓的等离子体镜。一个简单的现实模型的基础上配对的动力学和波动方程被用来描述解析的过程中的反射镜的形成和入射脉冲的反射和透射。该模型结合了电离过程中的箔和极化和传导电流，随后的准确描述。反射和透射脉冲的解析描述，以及它们的依赖于箔参数，和初始脉冲的振幅和形式。讨论了这种方法在提高激光脉冲对比度方面的应用和效果。在线性偏振入射脉冲的情况下，发生谐波产生，这在圆偏振的情况下是不存在的。研究了不同初始形状和振幅的反射脉冲的频谱。
2007-08-17 physics.plasm-ph
Modeling of continuous absorption of electromagnetic radiation in dense partially ionized plasmas
本文提出了一种描述稠密部分电离氢等离子体中电磁辐射连续吸收的新模型。结果表明，所得结果给出了计算光谱吸收系数的可能性，这些系数表征了部分电离氢等离子体中具有电子密度$N_{e} \sim 10^{19}cm^{-3}$和温度$T \approx 2\cdot 10^{4}K$的相关吸收过程。所用程序的关键参数是凭经验确定的。该计算方法适用于波长区域$300nm < λ< 500nm$。所提出的结果可以感兴趣的致密的实验室等离子体，以及不同的恒星大气层的部分电离层。
2012-08-12 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Electromagnetic wave propagation and absorption in magnetised plasmas: variational formulations and domain decomposition
我们考虑一个模型的电磁波的传播和吸收（在时间谐波制度）在磁化等离子体。我们提出了一个严格的推导模型和几个边界条件建模波注入等离子体。然后我们提出了几个变分公式，混合和非混合，并证明了它们的适定性由于一个定理Sébelin等。最后，我们提出了一个非重叠的区域分解框架，证明了它的适定性和等价的一个域的制定。这些结果出现强烈的等离子体介电张量的光谱特性。
2015-02-03 math.AP physics.plasm-ph
Heating of solar chromosphere by electromagnetic wave absorption in a plasma slab model
在等离子体平板模型的框架下，研究了太阳色球网间区域通过吸收光球黑体辐射产生的电磁波加热的问题。吸收由电子-中性碰撞提供，其中电子在EM波场中振荡并且电子-中性碰撞阻尼EM波。由于等离子体微湍流的碰撞截面的不确定性，它示出，对于合理的物理参数，在色球层中的电磁波的吸收所产生的加热通量之间的$20 - 45$ %的色球层辐射损失通量的要求。它还建立了碰撞截面，$5 \times 10^{-18}$ m $^{2}$，产生1990 W m $^{-2}$的最大热通量有一个最佳值。
2011-04-13 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Chaos aided regime of Laser/Electromagnetic Energy Absorption by plasma
该研究针对无碰撞、无共振条件下等离子体激光能量吸收的不可逆性起源问题，通过OSIRIS 4.0平台的PIC仿真发现电子轨迹存在混沌特征，并与高吸收但低混沌的电子回旋共振场景形成对比，揭示了混沌对能量吸收的辅助作用。
2025-03-19 physics.plasm-ph
Optical Multi-hysteresises and "Rogue Waves" in Nonlinear Plasma
由于自由电子的相对论质量效应，在强光照射下，过密等离子体层会表现出显著的非线性光学效应：反射和跃迁的多重散射，以及出现巨大的“流氓波”。这些是被困在层内的准孤立子场尖峰，一旦它们被更大数量级的泵浦激发，它们就被入射辐射维持，其峰值强度只有一小部分。这种现象甚至在具有“软”边界的层中以及在具有低吸收的半无限等离子体中也持续存在。
2010-03-15 physics.plasm-ph
Absorption of electromagnetic waves at oblique resonance in plasmas threaded by inhomogenous magnetic fields
本文研究了电磁波在非均匀磁场等离子体中以倾斜角度传播时的共振吸收现象，通过OSIRIS 4.0二维PIC模拟发现等离子体几乎完全吸收了激光能量，并详细表征了磁场分布和波强对吸收的作用。
2025-06-29 physics.plasm-ph
Localized absorption of laser energy in X-mode configuration of magnetized plasma
在一些天体物理和实验室等离子体中，已经观察到离子通过低杂波加热。我们已经进行了粒子在细胞模拟，以证明通过操纵等离子体密度分布在目标中的选定的局部点的入射激光脉冲的吸收。我们发现，当入射激光的频率低于下混合共振频率时，一部分入射激光在等离子体靶内传播。此后，当它经历负密度梯度时，它接近其群速度接近零的共振点。这是电磁能显著地转化为静电能并最终转化为离子的动能的地方。因此，通过调整等离子体密度分布，可以在等离子体内部的指定位置处吸收入射电磁波能量。这在期望局部区域处的等离子体的能量沉积/加热的各种应用中可能具有重要性。
2022-06-11 physics.plasm-ph
Self-absorption of synchrotron radiation in a laser-irradiated plasma
等离子体表面的电子被强度超过$10^{23}~\mathrm{W}\mathrm{cm}^{-2}$的激光照射后会被强烈加速，从而发出同步辐射的脉冲。虽然在等离子体表面的高光子和电子密度以及电磁场强度的组合使得粒子-粒子相互作用成为可能，但是这些相互作用通常在高强度区域的模拟中被忽略。在这里，我们演示了两个这样的过程：光子吸收和受激发射的实施。我们表明，对于不透明的激光等离子体，光子吸收将导致完全耗尽的同步光子光谱的多keV区域，除非由受激发射补偿。我们的结果激发了对强电磁场中QED现象的密度依赖性的进一步研究。
2021-05-11 hep-ph physics.plasm-ph
Nonlinear photon-plasma interaction and the black hole superradiant instability
本文研究吸积黑洞附近等离子体对电磁场的非线性作用，发现等离子体吹出效应导致能量泄漏，从而抑制超辐射不稳定性，即使在最乐观情况下也显著降低其效率。
2023-12-28 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Electromagnetic wave transparency of X mode in strongly magnetized plasma
从真空落在等离子体介质上的电磁脉冲可以在等离子体中反射或传播，这取决于它是过密还是欠密。然而，在磁化等离子体中，通常存在几个用于EM波的通带和阻带，这取决于磁场相对于传播方向的取向。在等离子体中传播的EM波可以在等离子体中激发静电扰动[1，2]。在这项工作中，粒子在细胞模拟已经进行了说明完全透明的电磁波传播内的强磁化等离子体。外部磁场被选择为垂直于电磁波的波传播方向和电场，这是X模式配置。尽管存在带电的电子和离子物种，等离子体介质表现得像真空。借助于粒子漂移可以理解这种观察。结果表明，虽然两种粒子在电磁场的影响下运动，但它们的运动不会导致任何电荷或电流源改变介质中传播的电磁波的色散关系。此外，它也表明，在这种制度的电磁波的阻带收缩到零宽度的谐振点和截止点彼此接近。因此，在这种强磁化的情况下，对EM辐射的透明性似乎是一种规范。这可能在天体物理学场景中具有重要意义。例如，围绕在恒星和磁星周围的等离子体经常被强磁场穿透。
2021-04-15 astro-ph.HE physics.plasm-ph
