等離子體中激光場(chǎng)的吸收機(jī)制

1、等離子體對(duì)激光的吸收機(jī)制：超強(qiáng)激光在等離子體中傳播時(shí)，在臨界密度以下區(qū)域，激光能夠直接進(jìn)入，在臨界密度附近，激光被等離子體反射。激光在和等離子體的作用過程中，一部分電子被加速而引起電荷分離并產(chǎn)生靜電場(chǎng)形成靜電勢(shì)阱，高速電子可以逃逸出此勢(shì)阱進(jìn)而增強(qiáng)電荷分離，電子可在此靜電勢(shì)阱中振蕩并被加速，最后靜電勢(shì)阱被破壞把能量交給等離子體。正常吸收：逆韌致吸收：等離子體中的電子受激光場(chǎng)加速時(shí)，在等離子體的離子庫(kù)侖場(chǎng)附近散射引起 的經(jīng)典吸收過程。它對(duì)電子密度很敏感，它是短波長(zhǎng)激光的主要吸收機(jī)制， 而且主要發(fā)生在臨界面附近的地方。非線性逆韌致吸收：當(dāng)激光足夠強(qiáng)時(shí)，電子的振蕩速度會(huì)超過電子熱速度，此時(shí)電子速度分布

2、就會(huì)和電場(chǎng)有關(guān)，變成非線性逆韌致吸收。此時(shí)，激光電場(chǎng)可以和原 子核的電場(chǎng)相比，還會(huì)發(fā)生多光子過程。非線性吸收系數(shù)大大偏離線性 吸收系數(shù)。但在激光核聚變的范圍內(nèi)不會(huì)有重要偏離。該系數(shù)與Te3有關(guān)。反常吸收：通過波-波相互作用和波-粒子相互作用使電子獲得能量的過程通過靜電波加速和加熱電子通過朗道阻尼和波的破裂把波的能量交給電子這主要發(fā)生在小于和等于臨界密度區(qū)-暈區(qū)物理共振吸收；受激散射；成絲現(xiàn)象；參量不穩(wěn)定性吸收共振吸收（RA）:隨著激光強(qiáng)度的增加，共振吸收變得重要。當(dāng)平面極化激光斜入射時(shí)發(fā)生共 振吸收，由于在臨界面處共振激發(fā)電子等離子體振蕩，故稱共振吸收。斜入 射的P極化（電場(chǎng)平行于入射面）激光

3、束激發(fā)等離子體波，在臨界面附近可以發(fā)生共振吸收。 沿著電子密度梯度方向的激光電場(chǎng)將導(dǎo)致等離子體電荷分 離，引起等離子體振蕩。在臨界點(diǎn)處的等離子體頻率等于激光頻率，因而發(fā) 生共振，使電場(chǎng)強(qiáng)度（這應(yīng)該是等離子體中的電場(chǎng)強(qiáng)度 ）的振幅變得很大， 導(dǎo)致激光共振吸收。它是波的模式的一種轉(zhuǎn)換，橫向的電磁波變成了縱向的 靜電波。此靜電波沿電子密度梯度方向向低密度等離子體中傳播（共振處的電場(chǎng)強(qiáng)度最大，逆著激光傳播方向，電場(chǎng)強(qiáng)度依次降低，使得靜電波逆著激 光傳播方向進(jìn)行傳播），群速度逐漸增加，電場(chǎng)強(qiáng)度的振幅逐漸減少。 某些電 子在這個(gè)靜電波的電場(chǎng)中得到加速，達(dá)到很高的速度。這些很高速度的電子 的加速導(dǎo)致“波破裂

4、”，釋放出超熱電子。共振吸收是產(chǎn)生超熱電子的重要機(jī) 制之一。入射激光與臨界密度面的反射光疊加，在臨界密度以下區(qū)域形成局域 駐波，產(chǎn)生的強(qiáng)有質(zhì)動(dòng)力在低密區(qū)驅(qū)動(dòng)電子形成周期性密度結(jié)構(gòu)Bragg光柵反常表面吸收：激光垂直入射于 過密等離子體時(shí)，電子離開等離子體表面薄層 （該薄層內(nèi)電 磁場(chǎng)不為零）的過程中，可以從電磁波中獲得能量而得到加熱。反常表面吸收是激光與過密等離子體作用時(shí)發(fā)生的。真空加熱:當(dāng)P偏振激光斜入射到等離子體（其密度標(biāo)長(zhǎng)L入）上時(shí)，真空等離子體表面的電子被光場(chǎng)的垂直于界面的分量“拉”入真空中而振蕩加熱。真空加熱是激光斜入射時(shí)發(fā)生的。Brunnel所給出的真空加熱的吸收系數(shù)為旦2 nm c

5、 Elcosr其中，El是入射激光電場(chǎng)，E。= ©El sinB是入射和反射電場(chǎng)的疊加。=1.75 12如 Vosc。jxB加熱：電子在巨大的入射激光場(chǎng)中產(chǎn)生強(qiáng)烈的相對(duì)論振動(dòng)，并受到很大的縱向洛侖茲力，從而產(chǎn)生加速。激光和等離子體相互作用后產(chǎn)生超熱電子并且產(chǎn)生較弱的電荷分離場(chǎng)。在此過程中，激光通過JX B效應(yīng)加速電子。激光場(chǎng)的橫向電場(chǎng)分量Ey在等離子體中使電子發(fā)生橫向振動(dòng)，激起了橫向電流Jy。JyX Bz的結(jié)果是使電子在電流峰值處出現(xiàn)縱向加速的電子速度峰值。電子空穴子（密度凹陷）和靜電勢(shì)阱形成，電子在勢(shì)阱中作縱向振蕩時(shí)被加速。當(dāng)電子的能量大到超過勢(shì)阱的約束時(shí)，電子就能夠逃逸此區(qū)域，于

6、是，電場(chǎng) 勢(shì)阱中的電子逐漸被排出此區(qū)域，使密度凹陷加深，同時(shí)也使得電荷分離加 大，靜電場(chǎng)強(qiáng)度增加，使得剩下的電子要獲得更多的能量才能逃逸此區(qū)域。靜電場(chǎng)結(jié)構(gòu)被破壞，儲(chǔ)存的靜電能被交給等離子體，在此階段不但電子可 以獲得很大的加速，離子也可以得到相當(dāng)大的加速。"激光等離子體相互作用的局域振蕩電子加熱機(jī)制.pdf ”反常趨膚效應(yīng)（ASE）:殼層逆韌致吸收：殼層穿越吸收（SIB）:逆韌致吸收：（激光等離子體相互作用與核聚變-常鐵強(qiáng)等）i-e逆韌致吸收系數(shù)主要由在電暈區(qū)中的電子-離子碰撞頻率確定，可表示為c 1 - ne ricKib 二其中i-enc1Znee In 上'2V23?6 n ；0 2 mekbTeTe是電子溫度，Z是離化度，e, me分別是電子的電荷和質(zhì)量， 庫(kù)倫對(duì)數(shù)In上取值范圍810