21世紀(jì)初阿秒光脈沖的誕生使得直接研究原子、分子、固體內(nèi)電子的超快動(dòng)力學(xué)成為可能。目前,產(chǎn)生阿秒脈沖的主要方案為氣體靶高次諧波,然而其存在脈沖強(qiáng)度較低的缺陷,限制著部分物理過程的阿秒激發(fā)和診斷。近年來,有研究人員提出了一種用高速運(yùn)動(dòng)的孤立電子片產(chǎn)生阿秒脈沖的新方法。當(dāng)一束脈寬為飛秒量級(jí)的相對(duì)論強(qiáng)激光與該電子片對(duì)撞時(shí),兩者發(fā)生非線性相干湯姆森散射。由于相對(duì)論多普勒效應(yīng),散射光的頻率大幅上升,脈寬被大幅壓縮,可以達(dá)到阿秒量級(jí)。這個(gè)新方案有著脈沖短,強(qiáng)度高等優(yōu)勢(shì)。但是目前的相關(guān)研究較少,現(xiàn)有理論模型不夠成熟,一些物理過程尚不明確。因此,本文通過理論計(jì)算和數(shù)值模擬對(duì)其展開了多方面的研究。具體的工作和結(jié)論如下:首先,我們研究了單周期激光脈沖下的非線性相干湯姆森散射,發(fā)現(xiàn)了振幅上升和頻率下降這兩個(gè)新的非絕熱效應(yīng)。當(dāng)電子片寬度大于散射后阿秒脈沖的波長時(shí),這兩個(gè)效應(yīng)可以使阿秒脈沖的能量轉(zhuǎn)化效率提升兩個(gè)數(shù)量級(jí)。我們建立了新的理論模型,從物理上解釋了這兩個(gè)效應(yīng)的產(chǎn)生原因,解析理論與PIC模擬吻合得很好。第二,我們提出了一個(gè)利用非線性相干湯姆森散射產(chǎn)生阿秒脈沖對(duì)的新方案。我們發(fā)現(xiàn)當(dāng)入射激光脈沖的強(qiáng)度高于一定...

【文章頁數(shù)】：99 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
致謝
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 引言
    1.2 短脈沖激光發(fā)展簡(jiǎn)史
    1.3 氣體靶高次諧波方案
    1.4 固體靶高次諧波方案
    1.5 半周期阿秒脈沖的產(chǎn)生方案
    1.6 本文研究?jī)?nèi)容及章節(jié)安排
2 強(qiáng)激光與相對(duì)論電子片作用產(chǎn)生阿秒脈沖的基本物理過程
    2.1 相對(duì)論強(qiáng)激光
    2.2 單電子在相對(duì)論激光中的運(yùn)動(dòng)
    2.3 相干湯姆森散射
    2.4 相對(duì)論多普勒效應(yīng)
    2.5 電子片的產(chǎn)生
    2.6 利用孤立電子片產(chǎn)生阿秒脈沖
    2.7 PIC模擬程序
3 單周期入射脈沖機(jī)制下增強(qiáng)的相干湯姆森散射
    3.1 引言
    3.2 單周期入射脈沖機(jī)制下的理論模型
    3.3 PIC模擬結(jié)果
    3.4 分析
    3.5 其它討論
    3.6 小結(jié)
4 產(chǎn)生阿秒脈沖對(duì)的新方案
    4.1 阿秒泵浦探測(cè)技術(shù)
    4.2 產(chǎn)生阿秒脈沖對(duì)的理論模型
    4.3 PIC模擬結(jié)果
    4.4 分析與討論
    4.5 小結(jié)
5 全文總結(jié)
參考文獻(xiàn)
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本文編號(hào)：3829404