Intrinsic femtosecond structure of extreme contrast harmonic pulses: influence on relativistic laser-solid interactions
本研究发现二倍频谐波脉冲上升沿的飞秒结构会改变局部场与电子轨迹,关键性地影响相对论激光与固体靶的相互作用,Particle-in-cell (PIC) 模拟证实了该实验结果。
2024-02-17 physics.optics physics.plasm-ph
10$^4$-fold amplification of a tiny magnetic field to megagauss scale in femtosecond, ultraintense laser-solid interaction
本研究利用超强飞秒激光与钕磁铁固体相互作用,将10$^{-3}$兆高斯弱磁场放大至数十兆高斯,并通过PIC模拟揭示轴向磁场放大的发电机机制。
2025-05-13 physics.plasm-ph
Study of x-ray emission enhancement via high contrast femtosecond laser interacting with solid foil
研究了60 fs高对比度倍频钛宝石激光脉冲聚焦于铜箔靶产生的硬X射线发射和K α X射线转换效率。用二次谐波激光脉冲获得的Cu K-α光子发射比用基波激光脉冲获得的Cu K-α光子发射强。铜的K-α转换效率对非线性脉冲形状有很强的依赖性,当脉冲宽度为100 fs时,铜的K-α转换效率达到最大值4 × 10 -4。结果表明,电子能谱整形有助于提高转换效率.粒子模拟表明,高对比度激光脉冲的应用将是一种有效的方法来优化X射线发射,通过增强真空加热机制。
2006-07-11 physics.plasm-ph
Ablation of solids by femtosecond lasers: ablation mechanism and ablation thresholds for metals and dielectrics
用解析形式描述了飞秒强激光脉冲烧蚀固体的机理。结果表明,在高强度时,当靶材料的电离是在脉冲结束前完成,烧蚀机制是相同的金属和陶瓷。这种新的烧蚀机制的物理学涉及由高能电子从靶逃逸产生的电荷分离引起的静电场中的离子加速。结合激光和靶参数,推导了金属和陶瓷的烧蚀阈值和烧蚀率的公式,并与实验数据进行了比较。计算的烧蚀阈值对脉冲持续时间的依赖性与飞秒范围内的实验数据一致,并且它与纳秒脉冲的依赖性有关。
2001-02-15 physics.optics physics.plasm-ph
Generation of a strong reverse shock wave in the interaction of a high-contrast high-intensity femtosecond laser pulse with a silicon target
本文介绍了相对论激光强度下硅靶的超快泵浦探测反射率和多普勒光谱。我们观察到一个意想不到的上升,反射率的峰值约$\sim$ 9 ps后,主脉冲与目标的相互作用。这发生在反射率从最初的高“等离子体镜”阶段下降之后。同时测量的与时间相关的多普勒频移数据显示,同时蓝移增加。数值模拟表明,实验测量中的上述趋势对应于向激光器传播回的强冲击波。相对论性的激光-等离子体相互作用通过热电子感应的返回电流加热,间接加热电晕附近的冷致密($n_{e}\geq10^{23} cm^{-3}$和$T_{e} \sim 10 eV$)靶材料,使其温度升高到150 eV左右,并导致其剧烈爆炸。反射率的增加是由于这种爆炸行为引起的探针临界表面处的等离子体密度梯度的瞬时陡峭化引起的。
2019-07-18 physics.plasm-ph
Consolidating Multiple FemtoSecond Lasers in Coupled Curved Plasma Capillaries
整合多个高能量飞秒尺度激光器有望实现从尾场粒子加速器到超高强度激光脉冲的前沿研究领域的基础研究。在未来的TeV激光粒子加速器中,增强短脉冲激光的同时引导的能力是至关重要的,其中激光能量耗尽是主要的挫折。我们提出,分析和实验证明巩固多个飞秒脉冲激光耦合弯曲毛细管。我们证明了耦合弯曲毛细管的原理方案,其中两个飞秒激光脉冲相结合。我们发现,耦合区和注入方案的细节是至关重要的脉冲合并。此外,我们的模拟表明,高强度的短脉冲激光可以引导在一个小曲率半径的毛细管。在弯曲毛细管激光耦合器中实现这些发现将是实现米长TeV激光基粒子加速器的重要一步。
2018-05-02 physics.plasm-ph
Nanoscale femtosecond imaging of transient hot solid density plasmas with elemental and charge state sensitivity using resonant coherent diffraction
在这里,我们建议利用低能量带宽,小波长和穿透功率的超短脉冲从XFEL的共振小角散射(SAXS)的等离子体结构在激光激发等离子体。小角度散射允许检测前向散射方向上的纳米级密度波动。典型地,来自激光激发等离子体的SAXS信号预期由自由电子分布支配。我们提出,当X射线能量与两个束缚态之间的电子跃迁共振时,离子散射信号变得可见(共振相干X射线衍射,RCXD)。在这种情况下,散射截面显著增加,使得来自离子的X射线散射的信号相对于自由电子散射背景形成轮廓,这允许以高空间和时间分辨率测量不透明度和导出量,基本上仅受X射线波长和定时的限制。在这样高的空间和时间分辨率下导出离子空间分布、电荷态分布和等离子体温度等物理量,将使短脉冲激光与固体相互作用中的大量过程,如穿孔和激波传播、扩散和不稳定性动力学、电子输运、加热和超快电离动力学等,可以直接进行实验观测。
2015-08-17 physics.plasm-ph
The role of standing wave in the generation of hot electrons by femtosecond laser beams incident on dense ionized target
我们证明了在相互作用的热电子吸收机制的差异占主导地位的飞秒激光脉冲强度为1 e18 W/cm 2和1 e21 W/cm 2的完全电离的目标与陡峭的密度分布和预等离子体与中等尺度长度(3微米)。结果表明,在无预等离子体的情况下,电子的加速开始于电磁波的磁分量改变极性的时刻。在预等离子体的存在下,随机加热是主要的吸收机制以及纵向电场。据观察,波的能量被吸收,只有当驻波已经在与强度为1 e18 W/cm 2的脉冲的相互作用期间在电子的位置处被创建。在强度为1 e21 W/cm 2的情况下,在反射之前和随机加热之后,部分电子在靶的前面被预加速。预等离子体的存在导致电子温度接近甚至超过有质动力标度。在较高强度下,如果产生驻波,则允许先前被入射波的有质动力排斥的电子重新注入到高场区域中。
2021-01-13 physics.plasm-ph
100-kT Magnetic field generation using paisley targets by femtosecond laser-plasma interactions
使用佩斯利图案的靶产生100千T级的磁场。激光照射在靶上引起局部电荷分离,这沿着凹面产生表面电流,从而产生磁场。对于$10^{21}$ W/cm $^2$的激光强度,靶产生150-kT磁场。我们发展了一个简单的模型来描述作为激光强度和目标半径的函数的磁场。双佩斯利配置将磁场的寿命延长到皮秒尺度。佩斯利设计即使被简化也能产生类似的结果。因此,它是一种坚固的模块化靶,适用于磁场应用,例如100-kT磁场生成和磁重联。
2022-02-01 physics.plasm-ph
Collimated hot electron generation from sub-wavelength grating target irradiated by a femtosecond laser pulse of relativistic intensity
本研究针对相对论强度超短激光与亚波长光栅靶作用产热电子的问题,通过实验对比平面靶发现光栅靶可产生沿镜面方向的准直热电子且温度、产额更高,数值模拟揭示了场加速机制,为准直快电子束的多领域应用提供支撑。
2023-07-10 physics.plasm-ph
One-dimensional mapping of femtosecond laser filaments using coherent microwave scattering
本研究利用相干微波散射技术对中红外飞秒激光光丝开展一维电子数密度映射,证实5-15 mJ脉冲能量下光丝轴向电子数密度与中段强度均近似恒定,验证了强度钳制效应,为光丝参数的纵向分辨绝对测量提供了新手段。
2024-09-12 physics.plasm-ph
X-ray emission from a liquid curtain jet when irradiated by femtosecond laser pulses
基于激光的电离辐射源由于其广泛的潜在应用在过去几年中引起了相当大的关注。然而,这些来源的稳定性和鲁棒性仍然是一个需要解决的问题。为了解决这些问题,我们提出了一个源,使用液体射流-而不是固体-作为生产X射线的目标。液体射流始终为每次激光射击提供清洁的表面,这代表了比固体更明显的优势。在这项工作中,我们提出了这样的目标的X射线发射的实验表征,并研究了当使用两个时间延迟脉冲的过程的效率。根据所获得的结果,X射线产额与常用靶相当。
2017-02-03 physics.plasm-ph
Temporally Resolved Intensity Contouring (TRIC) for characterization of the absolute spatio-temporal intensity distribution of a relativistic, femtosecond laser pulse
当今的高功率激光系统能够达到高达$10^{22}$ W/cm ^2的光子强度,在与材料相互作用时产生等离子体。高强度和超短脉冲宽度的激光使得直接观测等离子体动力学成为一项具有挑战性的任务。在激光-等离子体物理领域,特别是离子加速领域,光强的时空分布是最关键的问题之一。我们描述了一种新的方法的基础上的单次拍摄(即单激光脉冲)啁啾探测计划,采取九个连续帧的帧速率高达太赫兹。这种技术,我们称之为时间分辨强度轮廓(TRIC),使单次测量激光等离子体动力学。利用TRIC,我们演示了在亚皮秒分辨率下,在全脉冲能量下,高功率激光脉冲在焦平面上的完整时空强度分布的重建。
2018-09-16 physics.ins-det physics.optics physics.plasm-ph
Mechanism for femtosecond laser-induced periodic subwavelength structures on solid surface: surface two-plasmon resonance
提出飞秒激光辐照金属表面产生的电子等离子体片中的表面双等离子体共振(STPR)是周期性亚波长波纹结构的自形成机制。由共振双等离子体波形成的过密电子的峰将束缚离子拉出金属表面,并且因此STPR的波图案通过由电荷分离诱导的强静电场产生的库仑烧蚀(去除)而“雕刻”在表面上。为了验证STPR模型,我们用两束偏振方向垂直的激光进行了模拟雕刻实验。结果表明,在靶面的曝光区上刻出了两种独立的STPR波型。烧蚀动力学的时间尺度和超快相互作用中的电子温度也分别通过时间分辨光谱实验和数值模拟得到了验证。本模型可以自洽地解释亚波长波纹结构的形成,即使空间周期短于激光波长的一半,对理解超快激光-固体相互作用的光脱落。
2015-12-07 cond-mat.other physics.plasm-ph
Femtosecond dynamics on the nanoscale of intense laser-induced grating plasma
本文利用泵浦-探测技术,在飞秒时间与纳米空间尺度上测量了强激光驱动光栅等离子体的超快演化,捕捉了固相-等离子体转变及膨胀过程,为粒子加速和高次谐波研究提供了关键数据与模拟基准。
2024-03-16 physics.plasm-ph
Increased efficiency of ion acceleration by using femtosecond laser pulses at higher harmonic frequency
采用二维粒子模拟方法研究了激光频率对激光驱动离子加速的影响。当高次谐波频率的超短强激光脉冲照射薄固体箔时,与基波激光频率下的照射相比,对于显著较低的激光脉冲强度,靶可以变得相对论透明。相对论诱导透明的结果在增强加热的热电子,以及增加的最大能量的加速离子和它们的数量。我们的模拟结果表明,增加的最大质子能量和高能量质子的数量的一个因素2的最大强度的超短激光脉冲$7 \times 10^{21}~\rm{W/cm^2}$与完全电离的塑料箔的现实密度和最佳厚度之间的$100~\rm{nm}$和$200~\rm{nm}$从基频切换到三次谐波的相互作用后。
2014-07-28 physics.plasm-ph
Sub-femtosecond electron bunches created by direct laser acceleration in a laser wakefield accelerator with ionization injection
在这项工作中,我们将通过三维粒子模拟显示,激光尾场加速器中的激光直接加速可以产生亚飞秒电子聚束。用两个激光脉冲持续时间进行两个模拟,使得最短的激光脉冲仅占据第一气泡的一部分,而较长的脉冲填充整个第一气泡。在后一种情况下,当被捕获的电子向前移动并与激光脉冲的高强度区域相互作用时,自然发生微聚束,产生0.5 fs的电子聚束。这在短脉冲模拟中没有观察到。
2015-02-26 physics.plasm-ph
Femtosecond filamentation in air and higher-order nonlinearities
根据最近的实验,在空气中的瞬时电子克尔效应表现出强烈的强度依赖性,非线性折射率切换符号和交叉从自聚焦到散焦非线性。随后的理论工作表明,这对理解空气中的非线性有着改变范式的影响,因此对高阶非线性的想法进行严格的测试是很重要的。在这里,我们使用数值模拟提出了一个实验,能够区分标准和新的强度依赖克尔效应模型。
2010-03-24 physics.optics physics.plasm-ph
Observation of ultrafast laser-plasma evolution by pump-probe reflectometry and Doppler spectrometry
我们演示了泵浦-探测技术,即多普勒光谱和详细的反射,直接捕获的时间分辨的超快演化的高强度飞秒激光驱动的热,致密等离子体。这些技术能够在低于100飞秒的时间尺度上捕获超快等离子体动力学。我们已经展示了高强度飞秒激光驱动的冲击类扰动进入等离子体密度大于10^22/cc的动力学。这可以帮助理解与冲击点火,超新星爆炸和许多其他天体物理场景相关的物理学,也可以在医学和化学方面产生影响。此外,我们已经研究了超快的声学现象,由于流体动力学内膨胀的热,稠密等离子体在其瞬态相的多普勒光谱和反射测量的相关测量。
2019-09-12 physics.plasm-ph
Guiding femtosecond high-intensity high-contrast laser pulses by copper capillaries
实验研究了高强度、高对比度($<10^{-8}$)、50 fs激光脉冲通过三角形铜毛细管的传输。通过20 mm长、约50 μ m宽的$μ$毛细管的相对透射率直接测量为70%,输入强度高达$10^{17}\,\text{W/cm}^2$。在$10^{10}$ -$10^{17}\,\text{W/cm}^2$强度范围内测量了铜在真空、氦气和空气中的反射率。在真空和氦气中没有观察到反射率的降低,这导致铜毛细管波导可以有效地引导强度高达毛细管轴上的$10^{19}\,\text{W/cm}^2$(其对应于壁上的$10^{17}\,\text{W/cm}^2$)的激光脉冲的结论。观察到在若干传输脉冲之后传输效率降低到零,这是由毛细管内部的堵塞形成引起的。测量了毛细管寿命对脉冲能量的依赖性。
2015-04-02 physics.acc-ph physics.optics physics.plasm-ph
Generation of attosecond electron bunches and X-ray pulses from few-cycle femtosecond laser pulses
激光等离子体电子加速器可以用来产生高强度的X射线,因为在尾流场中加速的电子由于电子感应加速器振荡而发出辐射。这种X射线源继承了电子束的特征;亚飞秒电子束团产生相同持续时间的电子感应加速器源,这反过来又允许在超短时间尺度上探测物质。在本文中,我们表明,通过Particle-in-Cell模拟,阿秒电子聚束可以获得使用低能量,超短激光束在自注入和受控注入制度在低等离子体密度。然而,只有在受控制度的电子注入导致一个稳定的,孤立的阿秒电子聚束。这种超短电子束团能发射出高亮度的阿秒X射线暴
2020-12-11 physics.plasm-ph
Acceleration of protons to high energies by an ultra-intense femtosecond laser pulse
该论文报告了质子束加速的二维粒子模拟结果,其中质子束加速是在130 fs激光脉冲与薄碳氢化合物(CH)靶的相互作用下进行的,该激光脉冲的强度范围为10^21-10^23 W/cm ^2,预计用于欧洲目前建造的极光基础设施(ELI)激光器。着重研究了激光脉冲强度和偏振态(线性LP、圆形CP)以及靶厚度对质子能谱、质子束空间分布、质子脉冲形状和强度的影响。结果表明,对于最高的超相对论强度(10^23 W/cm ^2),激光偏振对质子束参数的影响相对较弱,对于两种偏振,从0.1微米CH靶产生的准单能质子束的平均质子能量约为2 GeV,LP的dE/E=0.3,CP的dE/E=0.2。在离被照射靶很近的地方(小于50微米),质子脉冲非常短(小于20 fs),质子束强度达到极高的值,超过10^21 W/cm ^2,这比传统加速器所能达到的要高得多。这种质子束可以为高能量密度物理学和核物理学的新研究领域打开大门,也可以证明在材料研究中的应用是有用的,例如作为高分辨率质子射线照相术的工具。
2017-07-29 physics.plasm-ph
A focusable, convergent fast-electron beam from ultra-high-intensity laser-solid interactions
本文描述了一种由超高强度激光与固体相互作用产生会聚或聚焦快电子束的新方案。自洽的粒子在细胞中的模拟被用来证明该计划在两个维度的功效。它示出了一束能量为500 keV - 3 MeV的快电子在固体密度等离子体中传播,在深度聚焦。通过目标尺寸和聚焦光学器件控制快电子束的焦深。
2015-01-29 physics.plasm-ph
Enhanced hard X-ray emission from femtosecond laser irradiated microdroplets
我们从15 $μ$ m甲醇微滴和一个平面平板目标类似的原子组成在类似的激光强度的硬X射线发射的比较研究。液滴等离子体的硬X射线产额是固体等离子体的$\simeq$的35倍。对于从液滴产生硬X射线来说,大约10 ns和大约5%的主脉冲的预脉冲是必不可少的。在8 $\times10^{14}$ W cm $^{-2}$处从液滴测量到36 keV的热电子温度;需要三倍更高的强度以从具有类似组成的固体等离子体获得类似的热电子温度。我们使用1D PIC模拟获得定性相关的实验观察。
2005-08-29 physics.optics physics.plasm-ph
Femtosecond reduction of atomic scattering factors triggered by intense x-ray pulse
本文通过实验与模拟发现,强度达10^19 W/cm²量级的飞秒X射线脉冲会使硅原子因快速电离而在飞秒尺度降低散射因子,从而抑制衍射,并为新型X射线非线性技术提供基础。
2023-08-07 physics.atom-ph physics.optics physics.plasm-ph
Highly-efficient terahertz radiation generated by surface electrons from laser-foil interactions
提出了一种利用激光与固体相互作用产生强太赫兹辐射的新方案。当$p$偏振飞秒激光斜入射到平面固体靶上时,靶部分阻挡激光能量,表面电子被提取出来并被激光场加速,形成低发散电子束。由于相干衍射辐射,当光束通过目标边缘时,同时发射半周期太赫兹辐射脉冲。我们的粒子模拟表明,在现有的$\sim$ J能级飞秒激光光源下,相对论太赫兹脉冲的能量可以达到几十毫焦耳,转换效率可以超过1 $\%$.
2020-03-19 physics.plasm-ph
Nanoscale subsurface dynamics of solids upon high-intensity laser irradiation observed by femtosecond grazing-incidence x-ray scattering
观察超快激光引起的纳米尺度系统的结构变化对于理解强烈的光-物质相互作用的动力学是必不可少的。对于$10^{14} \, \rm W/cm^2$量级的激光强度,在表面处和表面下方产生高度碰撞的等离子体。随后的传输过程,如热传导,电子离子热化,表面烧蚀和再固化发生在皮秒和纳秒的时间尺度。成像方法,例如使用X射线自由电子激光(XFEL),迄今无法测量具有适当时间和空间分辨率的激光-固体相互作用的深度分辨次表面动态。在这里,我们展示了皮秒掠入射小角度X射线散射(GISAXS)从激光产生的等离子体使用XFEL脉冲。使用多层(ML)样品,表面烧蚀和亚表面密度动态测量与纳米深度分辨率。我们的实验数据挑战了极端条件下最先进的物质建模,并为激光材料加工和高能量密度科学开辟了新的前景。
2021-10-08 cond-mat.mes-hall physics.plasm-ph
Heavy ion acceleration using femtosecond laser pulses
对短脉冲激光照射超薄(<200 nm)金箔的重离子加速进行了理论研究。采用二维粒子模拟方法研究了激光子弹的时间历程,以深入了解激光能量沉积和离子加速过程。对于强度为32 fs、焦斑尺寸为5 mkm、能量为27 J的激光脉冲,计算出的20 nm薄膜的反射系数、透射系数和耦合系数分别为80%、5%和15%。转换成金离子的效率为8%。已经确定了两个高度准直的反向传播离子束。正向加速金离子的平均荷质比和最大荷质比分别为0.25和0.3,最大归一化能量和通量分别为25 MeV/核子。使用分析模型来确定适合于在辐射压力加速机制中加速金离子和目标正常鞘层加速机制的开始的箔厚度范围。数值模拟和分析模型指出了阻碍重离子加速的至少四个技术挑战:低荷质比,有限数量的离子适合加速,延迟加速和等离子体的高反射率。最后,一个政权适合重离子加速已被确定在一个替代的方法,通过分析能量吸收和参与物种之间的分布和缩放的转换效率,最大能量,和通量与激光强度。
2015-11-24 physics.plasm-ph
Terahertz vortex wave generation in air plasma by two-color femtosecond laser pulses
研究了基波和二次谐波激光脉冲在空气等离子体中产生相位奇异的宽带太赫兹脉冲。我们发现,当第二谐波光束携带涡旋电荷时,太赫兹光束也获得涡旋结构。这种太赫兹涡旋的一般特征是强度沿着方位角调制,这可以归因于两个泵浦谐波之间的空间变化的相对相位差。完全空间和时间分辨的数值模拟表明,泵的横向不稳定性进一步影响沿非线性传播的发射太赫兹场,这产生额外的奇异性,从而导致丰富的涡旋结构。预测的强度调制实验证明与热摄像机,在良好的协议与模拟结果。利用柱面镜对光束进行光学变换,揭示了实验中存在的相位奇异性。
2019-06-14 physics.optics physics.plasm-ph
Relativistic light synthesis of femtosecond sawtooth pulses
研究了利用相对论振荡镜产生高次谐波产生飞秒激光脉冲。对于斜入射的$p$偏振激光脉冲,通过改变等离子体-真空界面处的等离子体密度梯度,可以有效地控制前几个谐波的强度。通过适当选择激光振幅和入射角,产生的谐波可以形成毫焦耳飞秒脉冲。该方案不依赖于相位操纵和/或脉冲同步,如在现有技术的方法。与传统双色激光脉冲相比,这种双色激光脉冲可以使激光-等离子体相互作用中产生的超短太赫兹脉冲提高一个数量级.
2018-09-04 physics.optics physics.plasm-ph
Modeling of optical, transport, and thermodynamic properties of Al metal irradiated by intense femtosecond laser pulses
基于被辐照物质的双温状态方程,建立了强飞秒激光脉冲与固体靶相互作用的理论模型。它允许等离子体的形成和膨胀的动力学的描述。比较现有的实验数据上的振幅和相位的铝的复反射系数与模拟结果提供了新的信息的传输系数和吸收能力的强耦合铝等离子体在很宽的温度和压力范围内。
2008-05-05 physics.comp-ph physics.plasm-ph
Ionization rate and plasma dynamics at 3.9 micron femtosecond photoionization of air
中红外光参量啁啾脉冲放大器(OPCPA)的出现,引起了人们对基于毫焦、飞秒脉冲的中红外光参量啁啾脉冲放大器的兴趣。由于隧穿电离是这些高强度激光-物质相互作用的基本第一阶段,因此表征该过程对于理解飞秒激光和自聚焦的衍生专题研究至关重要。在这里,我们报告建设弹性微波散射为基础的测量总电子数,电子数密度,和光电离率产生的3.9微米飞秒中红外隧道电离大气空气。因此,我们确定的光电离率范围为5.0 × 10 - 6 $^{8}$-6.1 × 10 - 6 $^{9}$ s $^{-1}$的辐射强度1.3 × 10 - 6 $^{13}$-1.9 × 10 - 6 $^{14}$ W/cm $^{2}$,分别。所提出的方法铺平了波精确列表中红外光电离率的强度和气体类型的广泛范围内,并研究等离子体动力学在中红外光谱。
2022-10-08 physics.optics physics.plasm-ph
Characteristics of Femtosecond Laser Induced Filament and Energy Coupling by Nanosecond Laser Pulse in Air
本文建立三温度等离子体动力学模型研究空气中飞秒光丝特性及其与纳秒脉冲的能量耦合,并通过实验验证,揭示了关键动力学路径和最佳时间延迟。
2025-02-02 physics.app-ph physics.plasm-ph
Mapping the complete evolution of magnetic excitation in beam-plasma system driven by an ultra-intense, femtosecond laser
本文首次直接测量了超高强度激光固体靶等离子体中前向电流与回流电流相互作用引发的电磁束驱动不稳定性的飞秒时间尺度完整演化过程,弥补了以往仅依赖拉曼或布里渊散射等次级信号间接研究不稳定性的不足。
2023-10-31 astro-ph.SR physics.plasm-ph
The effect of chirped intense femtosecond laser pulses on the Argon cluster
利用纳米等离子体模型研究了强飞秒激光脉冲与氩原子团簇的相互作用。基于动力学模拟,研究了2 × 10 ~(17)Wcm ~(-2)飞秒激光脉冲辐照团簇后的电离、加热和膨胀过程。解析计算给出了不同机制下的电离率和不同脉冲形状下电子密度随时间的演化。在这种方法中,强啁啾激光脉冲的激光强度,脉冲宽度和激光形状的强烈依赖于电子能量,电子密度和团簇的大小。在此基础上,研究了啁啾激光脉冲对相互作用复杂动力学过程的影响。结果表明,与无啁啾和正啁啾脉冲相比,负啁啾脉冲的电子能量和团簇半径提高了20%。
2016-08-12 physics.atm-clus physics.plasm-ph
High-efficiency water-window x-ray generation from nanowire array targets irradiated with femtosecond laser pulses
我们证明了在强度为4*10^19 W/cm ^2的飞秒激光脉冲照射下,聚乙烯纳米线阵列靶高效产生水窗软X射线发射。实验结果表明,超过一个数量级的增强水窗X射线发射的纳米线阵列的目标相比,平面目标。从激光到水窗x射线的最高能量转换效率被测量为0.5%/sr,这来自具有最长纳米线的靶。在粒子模拟和原子动力学程序的支持下,讨论了导致高转换效率的物理机制。
2020-12-16 physics.optics physics.plasm-ph
Modification of narrow ablating capillaries under the influence of multiple femtosecond laser pulses
从实验和理论上研究了强飞秒激光脉冲在细毛细血管中的传播对毛细血管壁的影响。在低强度下,激光诱导周期性表面结构(LIPSS)和由亚微米颗粒组成的多孔涂层出现在壁上。在较高强度下,表面被尺寸高达10 $μ$ m的沉积液滴覆盖。在这两种情况下,烧蚀的材料形成固体塞,在几百或几千次脉冲后完全阻塞毛细管。建议的理论模型表明,堵塞的形成是一个普遍的效果。它必须发生在任何狭窄的管受到烧蚀的作用下,短的激光脉冲。
2016-04-25 cond-mat.other physics.optics physics.plasm-ph
Picosecond imaging of dynamics of solvated electrons during femtosecond laser-induced plasma generation in water
本研究利用亚皮秒吸收成像技术,可视化飞秒激光诱导水中等离子体产生早期溶剂化电子的动力学,发现高密度自由电子区域溶剂化电子在800纳米处出现快速光密度增加,揭示其结构及电子状态调制。
2025-02-25 physics.chem-ph physics.plasm-ph
Hybrid Stimulated Raman Scattering -- Two Plasmon Decay Instability and 3/2 Harmonic in Steep-Gradient Femtosecond Plasmas
混合受激拉曼散射-两个等离子体振子衰变不稳定性已显示在非常强的飞秒倾斜入射$p$偏振激光脉冲(强度$10^{17}-5\cdot10^{19}$ W/cm $^2$)与接近四分之一临界表面的陡梯度($L\sim λ$)等离子体相互作用时(即在现代实验的典型条件内)对等离子体波激发和能量吸收起主导作用。等离子体激元被激发为两个波包,被限制在该表面附近,沿其法线具有非常宽的$\approx ω_0/c$空间谱。因此,3/2谐波产生的相位匹配条件立即满足,并包括来自等离子体波的高次谐波的新机制。后一种机制已被实验证明,观察一个额外的3/2谐波光束。
2020-06-29 physics.optics physics.plasm-ph
Quasi mono-energetic, relativistic electron acceleration in a femtosecond, high intensity laser excited solid magnet
Indian Institute of Technology Delhi(印度理工学院德里分校);Tata Institute of Fundamental Research(塔塔基础研究所)
研究超强激光与磁化过密等离子体相互作用,通过粒子模拟等方法,产生准单能电子,揭示电子伯恩斯坦波作用,实验证明其可行性,为高能密度等离子体系统提供新的粒子加速和能量沉积范式。
2026-07-08 physics.acc-ph physics.comp-ph physics.plasm-ph
Subpicosecond dynamics of pre-plasma on a solid, formed by a ultra-high contrast, relativistic intensity pulse
利用光谱干涉技术,测量了超高对比度(10 $^{-9}$)高强度(2 $\times$ 10 $^{18}$ W/cm $^{2}$)脉冲产生的等离子体的亚皮秒时间分辨等离子体前尺度长度和早期膨胀($<$ 12 ps)。我们测量了3-15 nm范围内的预等离子体尺度长度。这一测量对于理解激光与超热电子的耦合机制起着至关重要的作用,因此对于激光驱动离子加速和快速点火实现聚变具有重要意义。
2021-10-27 physics.optics physics.plasm-ph
Terahertz Wave Generation in Two-Dimensional MXenes under Femtosecond Pulsed Laser Illumination
University of Tehran(德黑兰大学)
本研究通过水动力学模型和FDTD方法,揭示了飞秒激光照射下MXenes生成可调太赫兹波的机制,为紧凑型THz源提供了理论指导。
2025-12-22 physics.optics physics.plasm-ph
Evolution of Electrical Resistivity, Thermal Conductivity, and Temperature of a solid under the action of Intense Ultrashort Laser pulse
采用泵浦-探测反射率法研究了飞秒激光脉冲作用下铜在皮秒时间尺度上的动力学性质。电阻率通过求解Helmoltz方程获得。得到了高、低温极限下的耗散机制和标度律。详细研究了在热等离子体和冷固体之间的未探索区域中的“电阻率饱和”效应。获得了激光脉冲与固体Cu相互作用后0 ~ 30 ps时间范围内的温度变化和热导率。
2002-09-10 physics.optics physics.plasm-ph
Magnetic field amplification to the gigagauss scale via dynamos driven by femtosecond lasers
达到千兆高斯的磁场为原子物理和等离子体物理开辟了新的视野。在这些磁场强度下,电子回旋能量$\hbarω_{c}$变得与原子结合能(里德堡)相当,并且回旋频率$ω_{c}$接近固态密度下的等离子体频率,这显着改变了目标的光学性质。在实验室中产生如此强的准静态磁场仍然是一个挑战。使用超级计算机模拟,我们演示了如何可以实现全光学照射的微通道目标的圆偏振相对论飞秒激光。激光脉冲沿通道壁驱动一个强电子涡旋,通过逆法拉第效应在通道中感应出兆高斯纵向磁场。然后,该种子场被放大到千兆高斯水平,并通过由通道壁的等离子体热膨胀驱动的发电机维持在皮秒时间尺度上。我们的计划设置了一个可能的平台,在实验室中使用现成的激光器产生长寿命的极端磁场。这一概念也可能与磁惯性聚变等应用有关。
2020-09-04 physics.optics physics.plasm-ph