基于强激光场与固体靶相互作用的等离子体光栅产生新机制研究  

Plasma grating generation based on interactions between intense lasers and solids

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作  者:袁丰毅 王加祥[2] 黄渊凌 祝旭忠 YUAN Fengyi;WANG Jiaxiang;HUANG Yuanling;ZHU Xuzhong(State Key Laboratory of Precision Spectroscopy,East China Normal University,Shanghai 200241,China;Institute of Theoretical Physics,School of Physics and Electronic Science,East China Normal University,Shanghai 200241,China)

机构地区:[1]华东师范大学精密光谱科学与技术国家重点实验室,上海200241 [2]华东师范大学物理与电子科学学院理论物理研究所,上海200241

出  处:《华东师范大学学报(自然科学版)》2023年第4期86-93,共8页Journal of East China Normal University(Natural Science)

基  金:上海市科委“创新行动计划”基础研究项目(18JC1412700)。

摘  要:等离子体光栅由于不存在电磁场击穿效应,因此在强场物理研究中有着重要的应用.通过粒子(particle-in-cell, PIC)模拟的方法,利用皮秒强激光脉冲(激光场强度I的数量级约为10^(15)W/cm^(2))与超临界密度固体靶(粒子数密度n≈10nc)相互作用,发现了一种等离子体数密度光栅产生的新机制.研究表明,这种新型等离子体光栅来源于强激光在固体靶中激发的等离子体波的干涉.因此只需要单束激光就可以激发产生,其持续时间可达数皮秒量级.该光栅具有纳米尺度的空间周期,相比于传统的通过两束激光在稀薄等离子体中干涉产生的激光波长尺度(微米)的等离子体光栅,这一发现对于x波段的强光操控有着潜在的应用价值.Plasma gratings are important in physics because they do not break down in strong fields.Using particle-in-cell(PIC)simulations,a new mechanism to generate plasma grating was developed based on the I 10^(15) W/cm^(2)interactions between picosecond intense laser pulses(the magnitude of is)and overcritical n≈10ncsolid-density plasma(particle number density).This plasma grating results from the interference of plasma waves excited by strong laser fields in solids.Hence,one laser beam is sufficient for generating the gratings.The method produced a nanometer spatial period,which is significantly different from the micrometer spatial period produced by traditional methods that use two counter-propagating lasers in gas-density plasma.This finding may be useful for manipulating strong x-band frequency laser fields.

关 键 词:强激光 等离子体光栅 粒子模拟 

分 类 号:O437[机械工程—光学工程]

 

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