等离子体中相对论电磁孤子的理论研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 方宗豹 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2006 |
| 授予单位 | 中国科学院上海光学精密机械研究所 |
| 导师 | 沈百飞 |
| 关键词 | 超强超短激光脉冲 等离子体 流体模型 相对论电磁孤子 |
| 中文摘要 | 随着激光技术的迅速发展，人们已能获得聚焦强度约为10^22 W/cm^2 单脉冲宽度小于10 fs 的超强超短激光脉冲。这种激光脉冲与等离子体的相互作用与许多应用有关，像粒子和光子加速、等离子体透镜、快点火惯性约束核聚变方案等。要实现这些应用，需要彻底理解超强超短激光脉冲在等离子体中传播时产生的各种非线性现象。特别是，超强激光脉冲在等离子体传播时形成的相对论电磁孤子作为一种相干的非线性稳定结构引起了人们的极大关注，本文利用一维自洽相对论流体模型，对冷等离子体中的相对论电磁孤子进行了理论研究，得到了几种新型的孤子解，主要有： 1. 推导出描述圆偏振强激光与在传播方向上电子具有初始速度的冷等离子体相互作用的非线性常微分方程组，数值求解此方程组的边界问题，发现了此类等离子体中高速传播的周期量级相对论电磁孤子，研究了孤子特征与电子密度分布随电子初始速度的变化规律。 2. 推导出描述圆偏振激光脉冲在电子具有反方向初始速度的稠密冷等离子体中传播的一组关于矢势和标势的非线性常微分方程。通过数值求解，发现对于特定背景密度的等离子体给定合适的初始速度，激光脉冲可以以静止(群速度为零)的孤子形式存在于等离子体中。不同背景密度范围，孤子具有不同的形式：当1 < ni < 1.5 时，孤子为单峰；当ni > 1.5 时，孤子为多峰，并且其强度高于单峰孤子，其中 ni 为用临界密度 nc 归一化的背景密度。 3. 推导出描述圆偏振强激光在考虑离子运动的等离子体中传播时关于矢势和标势的非线性常微分方程组，通过数值方法求解此方程组，发现了考虑离子运动的等离子体中的相对论电磁孤子；通过求解背景密度关于孤子群速度的本征值问题，研究了不同背景密度时孤子的特征和存在条件。不同背景密度的等离子体中，存在两类给定精确群速度的孤子：一类为强度较弱的单峰孤子；另一类为多峰孤子。另外，还发现了电子密度分布不同于以往形式的新型单峰孤子解。 4. 研究了考虑离子运动等离子体中的一种新型超短相对论电磁孤子，这种孤子不同于以前发现的孤子，其标势为多峰结构。通过数值方法，详细研究了此类孤子的特征、等离子体中粒子密度分布及孤子的存在条件。对于稠密等离子体中形成的标势为双峰的孤子，其电子密度分布在时间尺度上具有几十阿秒的半峰全宽，这种孤子的形成可能提供一种产生阿秒电子脉冲的新途径。另外，随着标势峰数的增多，孤子对应的电子密度分布类似于布拉格光栅，具有交替出现的尖锐峰和平底坑结构。 |
| 语种 | 中文 |
| 源URL | [http://ir.siom.ac.cn/handle/181231/15515]  |
| 专题 | 上海光学精密机械研究所_学位论文 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 方宗豹. 等离子体中相对论电磁孤子的理论研究[D]. 中国科学院上海光学精密机械研究所. 2006. |
入库方式： OAI收割
来源：上海光学精密机械研究所
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