多光束拉曼放大的模拟研究

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受激拉曼散射是激光等离子体不稳定性研究的一个重要课题,它在惯性约束聚变中倍受关注。一束激光入射到等离子体中,如果此时等离子体共振条件被满足,会激发一个电子等离子体波,并产生一束散射光,这个过程称为受激拉曼散射(Stimulated Raman scattering,简称为SRS)。以前人们对于SRS的研究主要局限在单光束的情况。然而,惯性约束聚变中需要将多束激光同时入射到靶室内,这样靶室内就不可避免地会存在多光束交叠的区域。近年来的研究发现,多光束相互作用中存在着很多新的物理现象,多光束SRS具有很多与单光束SRS不同的物理特性。我们针对多光束相互作用中的拉曼放大过程开展了理论和数值模拟研究工作,主要包括以下两个方面:(1)对三束光入射到等离子体中所产生的四波混频透射放大现象进行了粒子模拟研究。结果发现,四波混频的区域大小与放大倍数正相关。同时观察到,满足相位匹配条件及激光偏振条件时,种子波能够被放大。这种激光间能量转移现象在聚变中可能影响辐照均匀性,因此需要抑制受激拉曼散射产生的散射光与其它的波相互作用来减少能量转移。(2)对具有对称位形分布的多个泵浦入射到等离子体中所产生的拉曼放大进行了研究。模拟结果表明,采用多光束进行拉曼放大时,泵浦间的相互耦合会产生等离子体光栅。这种光栅会随着时间的增长而增长。它可能会影响拉曼放大的效果,使得放大效果低于预期。如果能合理地控制光栅形成的时间,就能有效地增强多光束拉曼放大的效果。近年来,人们对于多光束相互作用的研究多局限于用多束激光来抑制受激拉曼散射的产生或者是调整聚变黑腔中的激光辐照均匀性。我们的研究指出,多光束拉曼放大相对于单光束拉曼放大有着泵浦激光强度小和泵浦入射时间可控的优点,它可能为产生超短超强激光源提供新的方案。
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