【48812】等离子体物理中的电磁感应通明效应 开展

时间: 2024-05-12 16:28:46 |   作者: 大气常压等离子清洗机

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  电磁波(比方激光)在等离子体中的传输是等离子体物理的一个基本问题。正常的状况下,电磁波无法在高密度(overdense)等离子体中传输,可是其传输和能量传递在

  1996年,斯坦福大学的S. E. Harris教授受原子物理中电磁感应通明概念(Electromagnetically Induced Transparency, EIT)的启示,提出了等离子体中的电磁感应通明(EIT)机制,即在一束高频激光的协助下,本来无法传输的低频激光能够在高密度等离子体中传输。可是,后续研讨标明EIT无法在有鸿沟的实在等离子体中产生,但这些研讨仅限于弱相对论激光强度规模。

  图1:[(a), (b)] 有界等离子体区域后方收集到激光场的频率谱和[(c), (d)] 滤波后的激光场波形随时刻的演化,其间不同的曲线对应于双色场混合、纯泵浦波和纯低频波的入射状况。[(e),(f)] 滤波后双色场混合入射时激光场波形随时刻的演化,其间蓝线和红线别离对应偏振平行和笔直两种状况。上下两行别离对应高密度和低密度两种初始设置。

  近来,中国科学院物理研讨所/北京凝聚态物理国家研讨中心李玉同研讨员和中国人民大学物理系王伟民教授研讨团队,使用自主开发的KLAPS粒子模仿程序,发现低频激光与相对论强度高频激光一起入射到等离子体后,低频激光能够穿透此等离子体;可是当两束激光的偏振笔直时,此失常传输现象消失,因而排除了常见的相对论通明效应。研讨团队开展了相对论光强下的三波耦合模型,给出了EIT产生的频率通带。在相对论光强条件下,该通带的宽度足以确保低频激光的安稳传输;可是在弱相对论光强条件下,该通带会变窄为一个孤立点,难以持续开展,这解说了以往研讨中在弱相对论性条件下EIT效应无法产生的原因。

  该作业标明在原子物理中呈现的电磁感应通明效应也能在等离子体物理中产生。此现象可直接应用于双锥对撞焚烧(DCI)和快焚烧激光聚变中,以进步激光耦合功率和快电子产额。

  图2:解析模型给出的(a)高密度设置与(b)低密度设置下Stokes波主导分支的色散联系,在(b)中呈现了较宽的通带(亮黄色标出)。(c) 固定初始等离子体密度与有用临界密度的比值后不同光强下一维PIC模仿成果与模型给出的EIT通带方位。(d) PIC模仿成果给出的不同光强与不同密度设置下的通带方位。

  相关研讨成果以“Electromagnetically Induced Transparency in the Strongly Relativistic Regime”为题于2024年2月7日宣布在《物理学谈论快报》(Physical Review Letters)上。中国科学院物理研讨所博士生张铁怀为该文榜首作者,中国人民大学王伟民教授、中国科学院物理研讨所李玉同研讨员为通讯作者,张杰院士为一起作者。该研讨选题来自于张杰院士领导的中国科学院战略性先导科技专项(A类)“新式激光聚变计划研讨”,该项研讨还得到国家自然科学基金委等的支撑。

  图3:Stokes波(蓝线,左轴)、反Stokes波(黑线,左轴)与泵浦波(红线,右轴)信号强度随空间方位的演化联系,初始条件下等离子体均匀分布于10λ00区间。(a)-(c)图光强相同,初始密度不同。(d)图给出弱相对论状况的模仿成果,与以往研讨定论相符。