在考慮相對論、有質(zhì)動力和預等離子體通道等非線性效應的基礎上,研究了拋物預等離子體通道對中空高斯激光束（Hollow Gaussian beams,HGB）傳播特性的影響.首先運用WKB方法和傍軸近似,得到了HGB在拋物預等離子體通道中傳播時激光焦斑尺寸參量的演化方程.針對激光焦斑尺寸參量的演化方程,一方面用極值理論得到了HGB以周期性聚焦振蕩、周期性散焦振蕩和恒定焦斑尺寸傳播時的初始激光等離子體參數(shù);另一方面,根據(jù)具體參數(shù)平面,通過四階Runge-Kutta法數(shù)值求解激光焦斑尺寸參量的演化方程,得到了HGB在預等離子體通道中傳播的具體演化圖像,并研究了等離子體通道參數(shù)和HGB階數(shù)對激光自聚焦和傳播特性的影響.研究結(jié)果表明,當HGB階數(shù)n一定時,HGB的聚焦能力隨著通道參數(shù)N_c的增加而不斷增強,拋物預等離子體通道不僅可以增強普通高斯激光的聚焦能力,也可以有效增強HGB的聚焦能力;當通道參數(shù)N_c一定時,隨著HGB階數(shù)n的增加,初始輻照強度小的HGB更容易聚焦,而初始輻照強度大的HGB更容易散焦. 

【文章來源】：西北師范大學學報(自然科學版). 2020,56(02)北大核心

【文章頁數(shù)】：9 頁

【部分圖文】：

HGB強度的徑向分布強度隨r的變化和隨η的變化

如圖2所示,臨界參數(shù)曲線將參數(shù)平面(ρ 0 -2 ,αE 00 2 )分成兩個區(qū)域,其中臨界曲線上方為周期性散焦區(qū)域,臨界曲線下方為周期性聚焦區(qū)域,而臨界曲線上的參數(shù)對應于恒定焦斑傳播.另外,從圖2可以看出,當通道參數(shù)和HGB階數(shù)給定時,存在一個最小的臨界焦斑半徑.在參數(shù)平面中選取不同的初始激光等離子體參數(shù),通過四階Runge-Kutta法數(shù)值求解焦斑尺寸演化方程(23),就可以從數(shù)值的角度研究HGB在不同初始激光等離子體參數(shù)條件下的傳播特性.

值得注意的是,從圖2和圖3可以看出,在HGB初始焦斑尺寸一定的情況下, 隨著激光輻照強度的增強,HGB會經(jīng)歷兩次恒定焦斑尺寸傳播.為從物理的角度解釋這種現(xiàn)象,圖4給出了ε2即(36)式右邊各項隨著激光輻照強度的變化,分別用字母A,B,C,D 表示,其中A代表相對論聚焦效應,B代表相對論-通道耦合聚焦效應,C代表相對論-通道密度梯度耦合散焦效應,D代表有質(zhì)動力-相對論-通道耦合聚焦效應.這是因為從激光焦斑參量的演化方程(23)可以看出,當激光初始焦斑半徑給定時,即ρ 0 -2 一定,激光的聚焦能力主要決定于有效介電函數(shù)中的ε2.從圖4可以看出,當HGB的輻照強度較小的時候,相對論聚焦(曲線A)、相對論-通道的耦合聚焦(曲線B)和相對論-通道密度梯度耦合的散焦(曲線C)均隨著輻照強度的增強而增強,且當輻照強度增大到一定程度時,這3 種效應慢慢趨近飽和, 而有質(zhì)動力-相對論-通道圖4 聚焦能力隨激光輻照強度的變化

【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：3599191