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影响单电子非线性汤姆孙散射因素的研究 被引量：16
1
作者 郑君 盛政明 +2 位作者 张杰 魏志义 余玮 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2005年第3期1018-1035,共18页
应用电子汤姆孙散射的经典理论 ,通过理论分析和计算机模拟 ,研究了超短超强激光脉冲作用下电子产生的辐射脉冲的性质 .计算表明 ,在这种情况下 ,电子的辐射通常以阿秒脉冲列的形式出现 .讨论了不同激光场参数 (包括激光强度、脉宽、初... 应用电子汤姆孙散射的经典理论 ,通过理论分析和计算机模拟 ,研究了超短超强激光脉冲作用下电子产生的辐射脉冲的性质 .计算表明 ,在这种情况下 ,电子的辐射通常以阿秒脉冲列的形式出现 .讨论了不同激光场参数 (包括激光强度、脉宽、初相位和偏振态 )、不同电子初始状态 (初始速度和位置 )对辐射脉冲的时间和空间特性的影响 .通常在相对论光强条件下 ,激光强度越大 ,电子辐射越强 ,脉宽越窄 ,中心频率越大 ,并且方向性越好 ;电子在线偏振激光中产生的辐射效率 ,比在同样强度下圆偏振激光中产生的效率更高 ;无论入射光是线偏振光 ,还是圆偏振光 ,辐射场呈现较复杂的偏振态 ,并且它与辐射方向有关 .当电子具有一定的初始能量时 ,通常辐射场的振幅随电子初始能量的增大而增大 .不管电子的初始能量以及运动方向如何 ,做相对论运动的电子产生的辐射趋向于出现在靠近电子运动方向的角度区域 . 展开更多
关键词 单电子 圆偏振 相对论 初始能量 超短超强激光 激光场 偏振态 脉宽 激光强度 辐射脉冲
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高能电子与超强激光束作用产生的阿秒脉冲列 被引量：12
2
作者 郑君 盛政明 张杰 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2005年第6期2638-2644,共7页
利用非线性汤姆孙散射的理论,从理论和数值模拟上研究了单电子在横向穿越高斯激光束束腰时所辐射的x射线阿秒脉冲列的性质.主要分析了电子以初始能量γ0=1MeV—100MeV横向穿越激光振幅参数为a0=1—10的高斯光束束腰获得的阿秒辐射脉冲... 利用非线性汤姆孙散射的理论,从理论和数值模拟上研究了单电子在横向穿越高斯激光束束腰时所辐射的x射线阿秒脉冲列的性质.主要分析了电子以初始能量γ0=1MeV—100MeV横向穿越激光振幅参数为a0=1—10的高斯光束束腰获得的阿秒辐射脉冲的时间和空间性质.计算表明,辐射呈现脉冲列的形式.脉冲列的包络宽度取决于激光强度、束腰的宽度以及入射电子能量.电子的初始能量比激光强度对电子辐射脉冲的影响更大.辐射脉宽、脉冲间隔和脉冲包络宽度都正比于1γ20,辐射功率正比于γ60,辐射能量正比于γ40.当改变激光振幅a0时,辐射功率正比于a20、辐射包络中单个脉冲脉宽正比于1a0、脉冲之间的间隔正比于a0.当保持激光强度不变,而改变光束束腰半径w0时,辐射的脉冲数量、包络和辐射能量正比于w0.当激光功率保持不变时而改变激光强度和束腰半径时,脉冲包络宽度和最大辐射能量都基本不变.当激光振幅参数a0=1,电子初始能量为10MeV时,激光束腰为两个激光波长时,电子辐射脉冲包络宽度只有1.4×10-3τ0(τ0为入射激光周期),达到几个阿秒的量级. 展开更多
关键词 高斯激光光束 阿秒脉冲 非线性汤姆孙散射 数值模拟
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激光脉冲初相位调制电子受激辐射后向对称性
3
作者 杨青屿 王禹博 +1 位作者 曹逸飞 田友伟 《光电子．激光》 CAS CSCD 北大核心 2024年第8期868-873,共6页
为了研究线偏振超短超强激光脉冲中高能电子运动和辐射的后向对称性,基于经典非线性Thomson散射的框架,借助数值模拟软件绘制了电子轨迹、空间辐射能量的角分布和空间频率分布直方图。研究发现,当激光脉冲短至只有几个周期时,非线性Thom... 为了研究线偏振超短超强激光脉冲中高能电子运动和辐射的后向对称性,基于经典非线性Thomson散射的框架,借助数值模拟软件绘制了电子轨迹、空间辐射能量的角分布和空间频率分布直方图。研究发现,当激光脉冲短至只有几个周期时,非线性Thomson散射受激光初始相位的影响十分显著,其能量空间分布和运动轨迹具有很强的相关性,并且相对于驱动激光的初始相位具有“三重对称”的特性。高次谐波频谱的截止可以达到1×10^(6)ω_(0),而频谱峰值的对称性则可为实际激光参数的选择提供可行的思路。研究表明,通过激光脉冲包络相位调制获得理想的非线性Thomson后向散射空间辐射角分布和高次谐波幅度峰值是可行的。 展开更多
关键词 激光光学 电子辐射 数值模拟 非线性汤姆逊散射 线偏振
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电子初始位置对高能电子空间及时间辐射特性的影响
4
作者 高周景明 蒋凌峰 +1 位作者 朱佳宇 田友伟 《光散射学报》 2023年第1期71-77,共7页
为了研究电子初始位置对圆偏振紧聚焦激光脉冲中高能电子的运动时间谱和空间分布特征的影响,本文通过结合相关理论,对高能电子的全时间运动方程和空间运动方程进行推导,同时运用MATLAB程序进行数值模拟,作出空间辐射三维图和时间谱。结... 为了研究电子初始位置对圆偏振紧聚焦激光脉冲中高能电子的运动时间谱和空间分布特征的影响,本文通过结合相关理论,对高能电子的全时间运动方程和空间运动方程进行推导,同时运用MATLAB程序进行数值模拟,作出空间辐射三维图和时间谱。结果表明,当激光脉冲中电子的初位置逐渐向+z方向移动时,空间辐射特征呈现出四向对称性的趋势,单位立体角辐射功率时间谱中峰值辐射的半高全宽(FWHM)也不断增大,从初位置为z=-10λ_(0)时的3.5 as变为z=10λ_(0)时的7.9 as,并且与初始位置成近似正向线性关系,因此可以得到电子初位置对电子的能量分布有较大影响的结论,这也为后续研究电子初位置对激光脉冲中高能电子的辐射影响提供了一定的理论基础。 展开更多
关键词 非线性汤姆逊散射 圆偏振高斯激光 空间辐射特性 时间分布特征
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初始位置对电子运动轨迹和空间角辐射的影响
5
作者 朱佳宇 高周景明 +1 位作者 蒋凌峰 田友伟 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2023年第2期220-224,共5页
为了探究在圆偏振激光脉冲中电子初始位置对其运动轨迹和空间角辐射的影响,根据非线性汤姆逊散射模型、能量方程以及拉格朗日方程推导出了高能电子的空间运动方程,并与MATLAB数值模拟的方法相结合,做出了高能电子空间运动轨迹图和空间... 为了探究在圆偏振激光脉冲中电子初始位置对其运动轨迹和空间角辐射的影响,根据非线性汤姆逊散射模型、能量方程以及拉格朗日方程推导出了高能电子的空间运动方程,并与MATLAB数值模拟的方法相结合,做出了高能电子空间运动轨迹图和空间角辐射模拟图。结果表明,电子在涡旋横向力的作用下在全空间运动的前部轨迹呈紧密分离螺旋状,而后部轨迹由空间间隔遥远的稀疏圆组成,随着电子初始位置的右移,空间角辐射达到最大值时,极角θ和方位角φ的值有不断减小的趋势,在z0=5λ0后趋于稳定,(θ,φ)=(23.5°,175.5°);激光脉冲中电子初始位置的改变对电子的运动轨迹和空间角辐射有较大影响。该结果为后续研究电子初始位置对高能电子辐射特性的影响奠定了基础。 展开更多
关键词 激光物理 非线性汤姆逊散射 数值模拟 圆偏振高斯激光 初始位置 电子运动
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电子初始位置对高能电子空间辐射的影响 被引量：2
6
作者 严以律 周希 +2 位作者 任山令 刘辉 田友伟 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2022年第4期556-560,共5页
为了探究高能电子辐射与其初始位置间的关系,依据拉格朗日方程构建了单个高能电子与高斯激光脉冲相互作用发生散射的模型,并采用数值模拟的方法通过MATLAB获得了电子运动轨迹及散射光的空间辐射特性,具体分析讨论了电子初始位置对空间... 为了探究高能电子辐射与其初始位置间的关系,依据拉格朗日方程构建了单个高能电子与高斯激光脉冲相互作用发生散射的模型,并采用数值模拟的方法通过MATLAB获得了电子运动轨迹及散射光的空间辐射特性,具体分析讨论了电子初始位置对空间能量辐射的影响。结果表明,初始状态静止的高能电子经与线偏振紧聚焦强激光相互作用,其在平面内沿+z方向先做振荡运动,然后沿直线行进;最大辐射能量及其辐射方向均受到电子初始位置的较大影响,前者随电子初始位置朝z轴正向移动出现极大值,而后者在方位角恒定的同时极角逐渐减小并最终稳定;全空间最大辐射能量在电子初始位置位于(0,0,-7λ_(0))(λ_(0)为激光波长)、极角和方位角分别为23.5°和180°时取得。此结果说明通过合理设置电子的初始位置可以获得强度尽可能大的辐射。 展开更多
关键词 激光光学 空间辐射分布 数值模拟 线偏振激光 非线性汤姆逊散射
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静电场中高斯激光束与电子作用产生单个阿秒脉冲
7
作者 朱金荣 佟国栋 夏长权 《光电子．激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第5期567-574,共8页
提出了利用线极化的高斯光束穿过固体表面与其电离的一个电子在Thomson散射作用下产生单个阿秒脉冲辐射的方法。发现了上述环境中有合适大小均匀静电场的情况下可以产生单个阿秒脉冲。分别研究了4种不同强度的静电场大小对处在光场半腰... 提出了利用线极化的高斯光束穿过固体表面与其电离的一个电子在Thomson散射作用下产生单个阿秒脉冲辐射的方法。发现了上述环境中有合适大小均匀静电场的情况下可以产生单个阿秒脉冲。分别研究了4种不同强度的静电场大小对处在光场半腰束位置的电子产生脉冲的影响。结果显示在相同参数,束腰半径r_0=5,脉冲宽度w_0=3,持续周期时间为200ms,P=1的情况下,四种不同大小静电场环境中均可以产生阿秒脉冲。但是只有当高斯光速强度为5,静电场大小为归一化的E_s=5×10^(-4)时,可以产生单个阿秒脉冲,脉冲宽度为16as。并且比无其他静电场产生脉冲的强度更强,方向单一化。因此得出高斯强度E_s=5×10^(-4)的静电场与静止的单个电子作用可以得出单个阿秒脉冲辐射。 展开更多
关键词 ATTOSECOND pulse 高斯光束 非线性thomson scattering 单电子运动
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任意椭圆偏振激光场非线性汤姆逊散射的一般表述与X射线产生的优化条件
8
作者 赵诗华 吕清正 +1 位作者 袁素英 李英骏 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2011年第5期360-365,共6页
基于相对论条件的电动力学,解析求解了任意椭圆偏振条件下激光场的非线性汤姆逊散射的一般表示.利用解析结果得到了背向非线性汤姆逊散射高次谐波的极值条件.结果表明对于基频背向汤姆逊散射,在相同条件下,圆偏振激光具有最大值而线偏... 基于相对论条件的电动力学,解析求解了任意椭圆偏振条件下激光场的非线性汤姆逊散射的一般表示.利用解析结果得到了背向非线性汤姆逊散射高次谐波的极值条件.结果表明对于基频背向汤姆逊散射,在相同条件下,圆偏振激光具有最大值而线偏振是最小值,如果激光偏振态从圆偏振连续的过渡到线偏振,背向汤姆逊散射的角功率随之单调递减.这一效应对高强度入射激光尤为重要,当a2>5时,圆偏振情形的贡献几乎是线偏振的2倍.这对基于汤姆逊散射机制的X射线源实验研究具有重要参考意义. 展开更多
关键词 非线性汤姆逊散射 偏振度 极值
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