發(fā)布時(shí)間：2020-10-12 19:37

　　 阿秒光脈沖是具有極短脈沖寬度的短波長(zhǎng)輻射。用阿秒光脈沖作為探測(cè)光,可以獲得超高的時(shí)間分辨能力,在物理學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)和醫(yī)學(xué)等研究領(lǐng)域都有重要的潛在應(yīng)用。目前阿秒光脈沖的產(chǎn)生主要是利用激光和氣體或者固體相互作用來(lái)實(shí)現(xiàn)。激光與氣體或固體作用時(shí)能夠產(chǎn)生高級(jí)次的諧波,將諧波的低頻成分濾除后即可獲得超短光脈沖。隨著激光技術(shù)的發(fā)展,激光的電場(chǎng)強(qiáng)度已經(jīng)超過(guò)相對(duì)論強(qiáng)度,光場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的自由電子速度接近光速,根據(jù)相對(duì)論多普勒效應(yīng),由這種超高速運(yùn)動(dòng)的電子所輻射的光波可以具有極高頻率成分,因此有可能產(chǎn)生阿秒光脈沖。因此,本論文主要研究超短超強(qiáng)激光脈沖和自由電子的相互作用過(guò)程,分析電子的動(dòng)力學(xué)過(guò)程和超高速電子輻射的特點(diǎn)。1.論文對(duì)強(qiáng)激光場(chǎng)與自由電子互相作用的動(dòng)力學(xué)理論以及電子輻射理論進(jìn)行了介紹。論文分析了經(jīng)典近似下的激光場(chǎng)與電子的作用模型,并介紹了相對(duì)論協(xié)變形式的電子輻射理論,給出了電子輻射的時(shí)間和空間分布的經(jīng)典計(jì)算方法。2.論文計(jì)算了脈沖寬度為15 fs的不同強(qiáng)度的高斯光束與電子的互相作用過(guò)程,并研究了相應(yīng)條件下的阿秒脈沖輻射。研究結(jié)果表明,當(dāng)激光強(qiáng)度大于相對(duì)論強(qiáng)度時(shí),電子主要以縱向運(yùn)動(dòng)為主,輻射主要集中于縱向。通常輻射的脈沖為阿秒脈沖鏈,但當(dāng)激光強(qiáng)度較大如a0= 10時(shí),獲得了脈沖寬度約為11 as的單個(gè)阿秒脈沖輸出。3.論文研究了靜電場(chǎng)與高斯光束組合的疊加場(chǎng)與自由電子的作用。首先計(jì)算了靜電場(chǎng)方向與激光偏振方向一致時(shí)的情況。研究發(fā)現(xiàn),靜電場(chǎng)強(qiáng)度增加到5×10-4時(shí),產(chǎn)生了脈沖寬度為16 as的單個(gè)阿秒脈沖。靜電場(chǎng)強(qiáng)度對(duì)脈沖鏈中的每個(gè)阿秒脈沖的寬度影響較小。增加靜電場(chǎng)可以有效降低產(chǎn)生單個(gè)阿秒光脈沖的激光強(qiáng)度閾值。論文還計(jì)算了靜電場(chǎng)與激光偏振方向垂直的情形,發(fā)現(xiàn)增加靜電場(chǎng)強(qiáng)度并不能獲得單個(gè)阿秒脈沖的輸出。4.論文對(duì)圓偏振高斯分布的渦旋光場(chǎng)與電子的互相作用進(jìn)行了研究。研究結(jié)果表明,渦旋光束對(duì)電子有匯聚作用,初始分布于光斑中心附近的電子均產(chǎn)生了向光斑中心運(yùn)動(dòng)的速度分量。電子輻射的脈沖寬度僅有2as,且輻射分布的方向主要沿電子最后出射的方向。采用渦旋光束,降低了對(duì)激光強(qiáng)度的要求。綜上,本論文研究了普通高斯光場(chǎng)、高斯光場(chǎng)和電場(chǎng)疊加場(chǎng)以及渦旋高斯光場(chǎng)對(duì)自由電子的作用,分析了電子的輻射脈沖,采用疊加場(chǎng)和渦旋場(chǎng)均降低了產(chǎn)生單個(gè)阿秒光脈沖所需的激光強(qiáng)度,其中采用渦旋光場(chǎng)的方案更有效,所獲得的阿秒脈沖寬度也更小。
【學(xué)位單位】：揚(yáng)州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類(lèi)】：TN24
【部分圖文】：

的研究背景??能物理、材料物理、生物和醫(yī)學(xué)等諸多領(lǐng)域，同步輻射光源都是一種重常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)如圖１－１－１所示。同步輻射通常是由接近光速運(yùn)動(dòng)的帶電粒沿切向方向輻射而產(chǎn)生的電磁波［１］。同步輻射光源具有高強(qiáng)度和廣泛的輸出的光波的波長(zhǎng)易于調(diào)整，因此成為吸引著眾多團(tuán)隊(duì)的研究領(lǐng)域［２－５］。加速器己經(jīng)廣泛應(yīng)用到基礎(chǔ)科學(xué)，應(yīng)用科學(xué)和技術(shù)等現(xiàn)代生物學(xué)等。例利用其對(duì)腫瘤進(jìn)行診斷，或?qū)θ梭w內(nèi)的各種腫瘤實(shí)施微型手術(shù)，去除一等［６－８］；軍事方面，隨著現(xiàn)代化戰(zhàn)爭(zhēng)和人工智能等領(lǐng)域的快速發(fā)展，激上的一些國(guó)家研發(fā)使用，高強(qiáng)短波激光脈沖具有很高的能量，破壞力極的潛在應(yīng)用價(jià)值［９－１１］；生物學(xué)方面，人們對(duì)于生物體結(jié)構(gòu)的研究，甚至構(gòu)及其動(dòng)力學(xué)過(guò)程的研宄都可以通過(guò)Ｘ射線的散射來(lái)實(shí)施；光信息技術(shù)輻射的最小線寬比紫外線還要小，這對(duì)于提高分辨率有很大幫助［１２］；除長(zhǎng)脈沖輻射對(duì)計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制和光通信技術(shù)有著重要的意義［１３－１７］。??

分別是北京，上海和合肥。限制同步輻射光源建設(shè)的主要因素是所需的較高，占地面積巨大。目前同步輻射光源的粒子束主要采用射頻加速機(jī)理［２０－２６］獲其實(shí)物結(jié)構(gòu)如圖１－１－３所示。??、．，Ｃ廣：＾辦??Ｖ?，??－?－??圖１－１－２目前世界上能夠產(chǎn)生同步輻射光源的地點(diǎn)分布圖［１８］??

?揚(yáng)州大學(xué)碩士學(xué)位論文步輻射光源，分別是北京，上海和合肥。限制同步輻射光源建設(shè)的主要因素是所需的較高，占地面積巨大。目前同步輻射光源的粒子束主要采用射頻加速機(jī)理［２０－２６］獲其實(shí)物結(jié)構(gòu)如圖１－１－３所示。??
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本文編號(hào)：2838185