阿秒光脈沖是具有極短脈沖寬度的短波長輻射。用阿秒光脈沖作為探測光,可以獲得超高的時間分辨能力,在物理學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)和醫(yī)學(xué)等研究領(lǐng)域都有重要的潛在應(yīng)用。目前阿秒光脈沖的產(chǎn)生主要是利用激光和氣體或者固體相互作用來實現(xiàn)。激光與氣體或固體作用時能夠產(chǎn)生高級次的諧波,將諧波的低頻成分濾除后即可獲得超短光脈沖。隨著激光技術(shù)的發(fā)展,激光的電場強(qiáng)度已經(jīng)超過相對論強(qiáng)度,光場中運(yùn)動的自由電子速度接近光速,根據(jù)相對論多普勒效應(yīng),由這種超高速運(yùn)動的電子所輻射的光波可以具有極高頻率成分,因此有可能產(chǎn)生阿秒光脈沖。因此,本論文主要研究超短超強(qiáng)激光脈沖和自由電子的相互作用過程,分析電子的動力學(xué)過程和超高速電子輻射的特點。1.論文對強(qiáng)激光場與自由電子互相作用的動力學(xué)理論以及電子輻射理論進(jìn)行了介紹。論文分析了經(jīng)典近似下的激光場與電子的作用模型,并介紹了相對論協(xié)變形式的電子輻射理論,給出了電子輻射的時間和空間分布的經(jīng)典計算方法。2.論文計算了脈沖寬度為15 fs的不同強(qiáng)度的高斯光束與電子的互相作用過程,并研究了相應(yīng)條件下的阿秒脈沖輻射。研究結(jié)果表明,當(dāng)激光強(qiáng)度大于相對論強(qiáng)度時,電子主要以縱向運(yùn)動為主,輻射主要集中于縱向。通常輻射的脈沖為阿秒脈沖鏈,但當(dāng)激光強(qiáng)度較大如a0= 10時,獲得了脈沖寬度約為11 as的單個阿秒脈沖輸出。3.論文研究了靜電場與高斯光束組合的疊加場與自由電子的作用。首先計算了靜電場方向與激光偏振方向一致時的情況。研究發(fā)現(xiàn),靜電場強(qiáng)度增加到5×10-4時,產(chǎn)生了脈沖寬度為16 as的單個阿秒脈沖。靜電場強(qiáng)度對脈沖鏈中的每個阿秒脈沖的寬度影響較小。增加靜電場可以有效降低產(chǎn)生單個阿秒光脈沖的激光強(qiáng)度閾值。論文還計算了靜電場與激光偏振方向垂直的情形,發(fā)現(xiàn)增加靜電場強(qiáng)度并不能獲得單個阿秒脈沖的輸出。4.論文對圓偏振高斯分布的渦旋光場與電子的互相作用進(jìn)行了研究。研究結(jié)果表明,渦旋光束對電子有匯聚作用,初始分布于光斑中心附近的電子均產(chǎn)生了向光斑中心運(yùn)動的速度分量。電子輻射的脈沖寬度僅有2as,且輻射分布的方向主要沿電子最后出射的方向。采用渦旋光束,降低了對激光強(qiáng)度的要求。綜上,本論文研究了普通高斯光場、高斯光場和電場疊加場以及渦旋高斯光場對自由電子的作用,分析了電子的輻射脈沖,采用疊加場和渦旋場均降低了產(chǎn)生單個阿秒光脈沖所需的激光強(qiáng)度,其中采用渦旋光場的方案更有效,所獲得的阿秒脈沖寬度也更小。
【學(xué)位單位】：揚(yáng)州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TN24
【部分圖文】：

的研究背景??能物理、材料物理、生物和醫(yī)學(xué)等諸多領(lǐng)域，同步輻射光源都是一種重常見的結(jié)構(gòu)如圖１－１－１所示。同步輻射通常是由接近光速運(yùn)動的帶電粒沿切向方向輻射而產(chǎn)生的電磁波［１］。同步輻射光源具有高強(qiáng)度和廣泛的輸出的光波的波長易于調(diào)整，因此成為吸引著眾多團(tuán)隊的研究領(lǐng)域［２－５］。加速器己經(jīng)廣泛應(yīng)用到基礎(chǔ)科學(xué)，應(yīng)用科學(xué)和技術(shù)等現(xiàn)代生物學(xué)等。例利用其對腫瘤進(jìn)行診斷，或?qū)θ梭w內(nèi)的各種腫瘤實施微型手術(shù)，去除一等［６－８］；軍事方面，隨著現(xiàn)代化戰(zhàn)爭和人工智能等領(lǐng)域的快速發(fā)展，激上的一些國家研發(fā)使用，高強(qiáng)短波激光脈沖具有很高的能量，破壞力極的潛在應(yīng)用價值［９－１１］；生物學(xué)方面，人們對于生物體結(jié)構(gòu)的研究，甚至構(gòu)及其動力學(xué)過程的研宄都可以通過Ｘ射線的散射來實施；光信息技術(shù)輻射的最小線寬比紫外線還要小，這對于提高分辨率有很大幫助［１２］；除長脈沖輻射對計算機(jī)、自動控制和光通信技術(shù)有著重要的意義［１３－１７］。??

分別是北京，上海和合肥。限制同步輻射光源建設(shè)的主要因素是所需的較高，占地面積巨大。目前同步輻射光源的粒子束主要采用射頻加速機(jī)理［２０－２６］獲其實物結(jié)構(gòu)如圖１－１－３所示。??、．，Ｃ廣：＾辦??Ｖ?，??－?－??圖１－１－２目前世界上能夠產(chǎn)生同步輻射光源的地點分布圖［１８］??

?揚(yáng)州大學(xué)碩士學(xué)位論文步輻射光源，分別是北京，上海和合肥。限制同步輻射光源建設(shè)的主要因素是所需的較高，占地面積巨大。目前同步輻射光源的粒子束主要采用射頻加速機(jī)理［２０－２６］獲其實物結(jié)構(gòu)如圖１－１－３所示。??
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本文編號：2838185