强激光在非磁化等离子体中的三维调制不稳定性

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Compton散射对椭圆偏振激光调制不稳定性的影响

［＋（２＋小ｄ２Ａｕ＇＋
２（０．ｅ
．
若一束一定强度的椭圆偏振激光入射到等离子体中，沿ｚ轴方向传播，并使等离子体中发生多光子非线性Ｃｏｍｐｔｏｎ散射口（以下简称散射），则散射光
子频率为：
ｒｅｖｉｓｅｄｅｑｕａｔｉｏｎｓｏｆｍｏｄｕｌａｔｉｏｎｉｎｓｔａｂｉｌｉｔｙａｒｅｇｉｖｅｎｏｕｔ，ａｎｄｉｔｉｓｓｉｍｕｌａｔｅｄｎｕｍｅｉｃｒａｌｌｙ．Ｔｈｅｒｅｓｌｔｕｓｓｈｏｗｔｈａｔｅｏｍ— ｐａｒｅｄｗｉｔｈｂｅｆｏｒｅｔｈｅｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ，ｔｈｅｉｎｃｒｅｍｅｎｔｓｏｆｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｔｅｍｐｏｒｌａｇｒｏｔｈｗｒａｔｅｏｆｍｏｄｕｌａｔｉｏｎｉｎｓｔａｂｉｌｉｔｙａｒｅ
出，由弱相对论效应引起的电子质量变化的二级非
减小，而使等离子体界面处的ＭＩ时间增长率显著
增大。应指出的是，以上研究并未涉及Ｃｏｍｐｔｏｎ散
射对椭圆偏振激光在等离子体中ＭＩ的影响。事实
上，Ｃｏｍｐｔｏｎ散射下的ＭＩ非线性发展导致原来均匀
Ｕｒ
ｚ，
—
，。
匾面

激光等离子体中横场坍塌形成的密度空穴

描述以物理图象的非线性控制方程可以在文献川找到，尽管这套方程最初是用于研究天体的自
生磁场，是由于它是从一般物理规律所引出，但同样
能用于激光等离子体领域。另外，强湍动等离子在体中，子的平均碰撞自由程远大于空穴和自生磁粒
子声波）横等离激元与离子声波互相调制形成的，
包络波出现不稳定性增长，中调制不稳定占主导其地位，因为它超过了所有周知过程的衰减率（如例离子声阻尼，朗道阻尼，电子一离子碰撞阻尼，离等
体相互作用时粒子被排空的现象。实验和理论表
的耦合。其典型的非线性耦合相互作用是波一粒散
射和波一波合成：＋ｅａｚｅｐ＋ｅ，＋ｉａｚｅｐ＋ｉ，＋ｌｚ舒ｚ。其中ｚｚ是朗缪尔等离激元，，Ｐ是横等离激元。入射的激光场在临界面附近会反射，射的高频横入场与反射的高频横场合成低频横场和低频纵场（离
摘
要：激光与等离子体相互作用时在临界面附近发生强烈的波一波、一相互作用，来均匀分布的横等离强波粒原
子体波在调制不稳定作用下，生坍塌破碎，域化的高强度横等离激元通过有质动力排斥粒子形成密度空穴，发局同时诱发出高强度的低频磁场。采用从伏拉索夫方程和麦克斯韦方程组导出的非线性控制方程，值模拟了非静态数极限情况下无碰撞等离子体中密度空穴和低频磁场的演化过程。关键词：激光物理；度窄穴；密自生磁场

飞秒激光成丝及其伴生效应

飞秒激光成丝及其伴生效应汇报人：日期:CATALOGUE目录•飞秒激光成丝基本原理•伴生效应一：光谱展宽与频率转换•伴生效应二：等离子体产生与演化•伴生效应三：非线性光学现象观察•实验方法与结果分析•总结与展望飞秒激光成丝基本原理01飞秒激光是一种以脉冲形式发射的激光，其脉冲持续时间仅为飞秒级别（1飞秒=10^-15秒）。

飞秒激光定义具有超短脉冲宽度、高峰值功率、宽光谱范围等特点，可实现高效、精确的非线性光学过程。

飞秒激光特点飞秒激光技术简介飞秒激光在空气中传播时，由于非线性光学效应（如自聚焦、自散焦等），激光光束逐渐收缩形成细丝状结构，即所谓的“成丝”。

成丝过程成丝过程涉及多种非线性光学效应和物理机制，如克尔效应、等离子体散焦、自陡峭效应等，这些效应共同作用导致光束在传播过程中发生自聚焦和自散焦现象，从而形成细丝状结构。

成丝机制成丝过程及机制影响因素影响飞秒激光成丝的因素包括激光参数（如脉冲能量、脉宽、波长等）、环境条件（如气压、湿度等）以及介质特性（如非线性折射率、吸收系数等）。

要点一要点二调控方法为了实现对飞秒激光成丝过程的调控，可以采取多种方法，如改变激光参数（如调节脉冲能量、脉宽等）、优化光路设计（如使用透镜、棱镜等光学元件对光束进行整形）、选择合适的环境条件和介质等。

此外，还可以通过引入外部场（如电场、磁场等）或使用特殊材料（如光敏材料、非线性晶体等）对成丝过程进行主动调控。

影响因素与调控方法伴生效应一：光谱展宽与频率转换02飞秒激光成丝过程中，强激光场与物质相互作用，导致光谱展宽这一非线性光学效应的产生。

非线性光学效应光谱展宽表现为激光脉冲频谱中出现新的频率成分，这些成分来源于激光与物质相互作用的复杂过程。

新频率成分光谱展宽的程度受激光脉冲能量、脉宽、物质性质等多种因素影响。

影响因素光谱展宽现象描述频率转换原理及实现方式频率转换是基于激光与物质相互作用的非线性过程，如四波混频、拉曼散射等，这些过程可以有效地将激光能量从一个频率转移到其他频率。

激光等离子体加速机制研究综述

激光等离子体加速机制研究综述1 研究现状随着激光技术的发展，激光强度不断增强，脉宽不断缩短，对激光等离子体相互作用的研究开辟出了许多新的领域。

激光与等离子体相互作用与激光的强度、波长、脉宽，等离子体状态参数（最主要是密度）密切相关。

随着激光强度变大，开始是线性响应，然后随着激光不断增强，非线性效应和相对论效应开始占主导。

当强度超过1018W/cm2电子的相对论效应必须考虑，加剧了理论研究难度但也催生了更多的物理现象产生。

比如非线性波跛、超高能粒子产生、相对论孤子和涡旋。

而根据等离子体的密度不同，激光与等离子体作用可以分为稀薄等离子体（同气体靶作用）和稠密等离子体（同液、固体作用）。

对于1微米的激光，能在等离子体中传播的临界密度是1.1×1021cm-3，介于气体密度与固液密度之间。

激光脉宽的减小使得激光等离子体相互作用出现新的物理现象。

fs级别的脉宽，对稀薄等离子体可以通过直接的LWFA来加速电子。

超短超强激光驱动电子等离子体加速电子，可获得能量高达1GeV、电荷接近1 n c、方向性优良、能散度小的高性能电子束，从而在高能加速器、聚变物理、短脉冲高亮度X光源产生、实现小型化自由电子激光等领域都有重大的应用价值。

研究激光同等离子体如何作用及粒子加速的机制具有非常重要的意义与价值。

图1、激光强度在CPA技术突破后大幅增强首先，激光同等离子体作用的第一步是材料对激光的吸收，除了普通的逆轫致吸收和共振吸收，在高强度相对论激光还有很多吸收机制，比如真空加热，J×B加热，有质动力直接加速离子，鞘场加速等等，下面根据加速粒子不同逐一介绍各种加速机制1979年,Tajima和Dawson提出用强激光脉冲激发等离子体波来加速电子的机制，这就是直接激光尾场加速（LWFA）[1]，原理是超强超短激光脉冲在稀薄等离子体中传播时，纵向的非线性力——有质动力(F p=-q2▽a02/4mw2）将电子推开，共振激发出等离子体波（尾波场）。

超强激光场物理学_孟绍贤

最近出现了一系列研究激光热核聚变新系统的工作 , 这就是“快速点火”系统 , 它允许在实现可燃“爆炸”时降低激光动力 , 并提高热核靶的增益系数。
1 强光场的基本理论
我们知道光是电磁场的一种形式 , 在自由空间中 , 电磁场的运动规律满足齐次麦克斯
维方程组(ρ=0 , J =0 情况)
XE
=-
H0 (A/ m) 7 .3·10 3 2 .3·10 4 7 .3·10 4 2 .3·10 5 7 .3·10 5 2 .3·10 6 7 .3·10 6 2 .3·10 7 7 .3·10 7 2 .3·10 8 7 .3·10 8 2 .3·10 9 7 .3·10 9 2 .3·1010 7 .3·1010 2 .3·1011 7 .3·1011 2 .3·1012
W (J/ m3) 6 .7·10 6 .7·102 6 .7·103 6 .7·104 6 .7·105 6 .7·106 6 .7·107 6 .7·108 6 .7·109 6 .7·10 10 6 .7·10 11 6 .7·10 12 6 .7·10 13 6 .7·10 14 6 .7·10 15 6 .7·10 16 6 .7·10 17 6 .7·10 18
=
1 2
mv2
=
1 2
me(v
2 x
+v
2 y
)
将(16)式代入(17)式 :
εos
=
1 2
m
1 2
eE0 me ω0
2
+
1 2
eE 0 α 2 me ω0
=
1 4
em2eEω2020(1 +α2)
下面讨论电磁场与氢原子和类氢原子的相互作用问题。

rt不稳定性和RM不稳定性理论

引言
流体力学不稳定性对内爆具有很大威胁，会导致不同物质的混合，推进层破裂，甚至点火失败。
重流体和轻流体的交界面上会发生Rayleigh-Taylor 不稳定性。在 ICF 中则发生在内爆的烧蚀阶段和压缩到心的阻滞阶段。
6
7中科院基础等离子体物理重点实验室
引言
当冲击波越过不同物质界面时可以发生 RichtmyerMeshkov不稳定性。在ICF中也发生在内爆压缩阶段。
ω ρ ρ ρ ρ = k ( u + u ) /( + ) If a sharp interface exists at
r
− y−
+ y+
−
+
γ
= [gkAT
+
k
2δ
2 u
(1
−
AT2
)
−
k
2
v
2 ra
]1/ 2
此处 AT = (ρ− − ρ+ ) /(ρ− + ρ+ )
δu =| u y+ − u y− | / 2
2u
2 A
/
⎤
ω⎥⎦
⎡ ρ1
⎢⎣u1z
⎤ ⎥ ⎦
=
0
可直接从上面的方程得到色散关系
γ (γ + u0 ' )2 + k 2uA2 (γ + u0 ' ) − (u0'u0 + g)s−1γ = 0
23
1中科院基础等离子体物理重点实验室
RT 不稳定性的增长率
可以直接从色散关系得到增长率的表达式
γ

非线性光纤光学-第五章-光孤子

➢ 孤子的物理理解： ✓ 光孤子由色度色散和自相位调制的结合而形成。 ✓ 通过选择适当的波长和脉冲形状，激光产生孤子波形，孤子波形通过
自相位调制抵消掉色度色散，从而保持波形不变。 ✓ 色度色散和啁啾(chirp)彼此抵消，从而产生孤子。
光孤子的数学描述
➢ 非线性薛定谔方程(NLS) 从数学上描述光孤子需要用到前面介绍的NLS，
✓ 随着波分复用技术的出现，色散管理技术被普遍采用，它通过周期性色散图从总体上降低GVD，而在局部GVD则保持较高值。β2的周期性变化形成另一个光栅，可以显著影响调制不稳定性。在强色散管理情况下（相对大的GVD变化），调制不稳定性增益的峰值和带宽均减小。
✓ 调制不稳定性在几个方面影响WDM系统的性能。研究表明，四波混频的共振增强对WDM系统有害，特别是当信道间隔接近调制不稳定性增益最强的频率时，使系统性能明显劣化。积极的一面是，这种共振增强能用于低功率、高效的波长变换
A z
i 2
2
2 A T 2
1 6
3
3 A T 3
i
|
A |2
A
2
A
为了简化孤子解，首先忽略光纤损耗和三阶色散，并引入归一化参量
U A , z , T
P0
LD
T0
输入脉冲宽度
归一化的方程为：
峰值功率
LD
T02
| 2
色散长度 |
i U
sgn(2
)
1 2
2U
2
N2
U 2U
N 2 LD
P0T02
第五章光孤子
1.调制不稳定性 2.光孤子 3.其他类型孤子 4.孤子微扰 5.高阶效应
1.调制不稳定性

线性偏振激光在相对论等离子体中的调制不稳定性

性方程
一
（）１
式中：ｒ￡为激光场的振幅；，分别为波数和频率。其光场振幅的变化与等离子体的折射率有关，虑到Ｅ（，）ｋｃｕ考
ｙ，中７一（＋ｅｌＪ／ｍ２２。，其ｐ１。２（ｆ）由此可得非线．０
一一 ∞ 一ｏ一，０一七一七０＋
（５）
把调制波的线性色散关系 ∞ —鲫）ｋ附近展开（在。
∞ ｋ＋蒙ｋ一（（）ｋｏ）￣
ｏ
（－ｋ）ｋ－ｏ
＋（丢）
００２Ａ
（ｋ
－
ｋ）ｏ￣
（６）
＊收稿日期：０８Ｏ—４修订日期：０８０ —５２０一１２；２０ —８２基金项目：育部新世纪优秀人才支持计划项目（Ｅ０ —５５；西省跨世纪学术和技术带头人培养计划项目（４００教ＮＣＴ一５０７）江００１）作者简介：文东（９２）男，士．事激光与等离子相互作用的研究；ｚｘ０００＠ｙｈｏＣ。张１８一，硕从ｚＯ００７ａｏ．ＩＩ
第２０卷第１Ｏ期２００８年１Ｏ月
强激光与粒子束
ＨＩＧＨＰＯＷＥＲＬＡＳＥＲＡＮＤＰＡＲＴＩＣＬＥＢＥＡＭＳ
Ｖｏ．ＯＮＯ１１２，．０
Ｏｃ．。００ｔ２８
文章编号：１０ — ３２２Ｏ）０１６ —４０１４２（Ｏ８１ — ６７０

费米分布等离子体中的韦伯不稳定性

第３７卷第２期
２０１３年４月
ห้องสมุดไป่ตู้
南昌大学学报（理科版）
ＪｏｕｒｎａｌｏｆＮａｎｃｈａｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅ）
Ｖｏ１．３７ＮＯ．２
Ⅲ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｅＷｅｉｂｅｌｉｎｓｔａｂｉｌｉｔｙｉｎｔｈｅｕｎｍａｇｎｅｔｉｚｅｄｐｌａｓｍａｓｙｓｔｅｍｗｉｔｈａｒｂｉｔｒａｒｙｄｅｇｅｎｅｒａｃｙａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃＦｅｒｍｉｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｉｓｐｒｅｓｅｎｔｅｄｂａｓｅｄｏｎｔｈｅＶｌａｓｏｖ— Ｍａｘｗｅｌｌｉａｎｋｉｎｅｔｉｃｔｈｅｏｒｙ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｏｆｎｏｎ— ｄｅｇｅｎ— ｅｒａｔｅｄｌｉｍｉｔｉｓｏｂｔａｉｎｅｄｔｏａｉｄｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｗｉｔｈｔｈａｔｏｆｔｈｅＭａｘｗｅｌｌｉａｎ．Ｆｏｒｔｈｅａｒｂｉｔｒａｒｙｄｅｇｅｎｅｒａｃｙｃａｓｅ，ｔｈｅｎｕｍｅｒｉｃａｌａｎａｌｙｓｉｓｉｓｕｓｅｄａｎｄｔｈｅｇｒｏｗｔｈｒａｔｅｉｓｏｂｔａｉｎｅｄ。ｗｈｉｃｈｍａｙｂｅｒｅｓｐｏｎｓｉｂｌｅｆｏｒｔｈｅｎｅｘｔ —ｇｅｎ— ｅｒａｔｉｏｎｉｎｔｅｎｓｅｌａｓｅｒ —ｓｏｌｉｄｄｅｎｓｉｔｙｐｌａｓｍａｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ．ＩｔｉｓｓｈｏｗｎｔｈａｔｔｈｅｓｏｍｅｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＷｅｉｂｅｌｉｎ— ｓｔａｂｉｌｉｔｙｏｂｔａｉｎｅｄｆｒｏｍｔｈｅｃｌａｓｓｉｃａｌｋｉｎｅｔｉｃｔｈｅｏｒｙｄｉｆｆｅｒｆｒｏｍｔｈａｔｏｎｅｆｒｏｍｑｕａｎｔｕｍｋｉｎｅｔｉｃｔｈｅｏｒｙ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｗｅｉｂｅｌｉｎｓｔａｂｉｌｉｔｙ；ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃＦｅｒｍｉ —ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ；ｄｅｇｅｎｅｒａｃｙ；Ｖｌａｓｏｖ— Ｍａｘｗｅｌｌｓｙｓｔｅｍ

【国家自然科学基金】_等离子体不稳定性_基金支持热词逐年推荐_【万方软件创新助手】_20140802

2008年序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52
1 1 1 1 1 1 1 1 1
53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64
2011年科研热词超强激光脉冲自生磁场电磁不稳定性横等离激元饱和自生磁场雪耙内爆镁铝水滑石重联电场过渡金属元素调制不稳定性能量运输粒子模拟法等离子体片离子温度梯度模湍流磁重联磁流体模拟磁探针磁岛旋转磁岛磁场扰动磁场剪切磁场偶极化碳气凝胶电子回旋共振加热电子加速甲醇球形托卡马克环氧丙烷激光等离子体激光物理激光惯性约束聚变流体力学不稳定性次级磁岛模数分析提拉法托卡马克等离子体惯性约束聚变装置惯性约束聚变快点火引导并行解法器带状流对等离子体密度空穴奇异值分解(svd) 外加磁场坍塌地脉动土-结构相互作用固体碱双层喷气双介质柱状靶推荐指数 2 2 2 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
科研热词推荐指数等离子体 2 馏出液 1 飞秒激光 1 非线性阈值 1 锯齿振荡 1 重复性 1 透射谱 1 软x射线诊断 1 超短超强激光脉冲 1 超热电子束 1 自聚焦 1 自由表面 1 聚酯筒 1 红移 1 等离子体天体物理学 1 等离子体增强化学气相沉积 1 离心交换不稳定性 1 磁层 1 相干渡越辐射 1 电离层 1 电流 1 电感耦合等离子体质谱法 1 电感耦合等离子体发射光谱法 1 电导率 1 甲基三氧化re 1 环形磁铁磁场 1 激光成丝不稳定性 1 渡越辐射 1 液态金属 1 水接触角 1 残渣 1 数值模拟 1 微量元素 1 径向输运 1 形态分析 1 并行计算 1 巴戟天 1 射-膜流 1 实时检测 1 定标 1 太阳物理学 1 太阳大气等离子体 1 多层膜反射镜 1 基因组不稳定 1 土星 1 含氢碳薄膜 1 区域分解 1 准确度 1 光子加速/减速 1 体细胞同源重组 1 低能离子辐照 1 低杂波电流驱动 1

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第３５卷第３期
２１０１年６月
南昌大学学报（科版）理
ＪｕｎｌｆＮａｃａｇＵｎｖｒｉ（ｔｒｌｃｅｃ）ｏｒａｏｎｈｎｉｅｓｔＮａｕａｉｎｅｙＳ
Ｖｏ．５Ｎｏ３１３．
Ｊｎ２１ｕ．０１
［ｏ采用Ｋａｐｎ方法ｌ］１］ｒｍａ１得到了线偏振电磁波
电场包络所满足的三维非线性控制方程并进行了调
制不稳定性分析，出了调制时间增长率分布，而给然
该文均采用等离子体低密度区的线偏振电磁波的非
叫一＋１专。专一３Ｃ（是（ａ一ａ１ｆ＋）Ｏ＋ｐｅ
系也不同 “ 。本文基于线偏振激光在等离子体］低密度区和临界面附近的非线性色散关系，用采Ｋａｐｎ方法分别获得了该两区域线偏振波模的ｒｍａ
收稿日期：０００ — ５２１—３１。
临界面附近的求解过程中所作的展开不同，使得会
相对论性线偏振电磁波在该两区域的非线性色散关
电子质量和带电量，真空中的光速。２ｃ为（）式中右边的第三项为二级非线性效应引起的频移。在等离子体的临界面附近，电子的纵向动量远
关键词：制不稳定性；线性色散关系；线性控制方程；调非非中图分类号：３０５４文献标志码：Ａ
强激光与等离子体相互作用会导致许多非线性效应，自聚焦、如自调制、曼散射。这些物理过程拉
电场包络所满足的三维非线性控制方程，根据非再
文章编号：０６０６（０１０－２３０１０ — ４４２１）３０６ —４
强激光在非磁化等离子体中的三维调制不稳定性
汤伟，刘三秋
（昌大学物理学系，西ห้องสมุดไป่ตู้南昌３０３南江３０１）
摘要：用Ｋａｐｎ方法对线偏振激光在非磁化等离子体低密度区和临界面附近的三维调制不稳定性进行了分采ｒｍａ析，到了不稳定产生的条件及时间增长率与扰动波数之间的函数关系。在低密度区，虑了由弱相对论效应引得考
线性色散关系来研究整个区域的调制不稳定性，且
只考虑由弱相对论效应引起电子质量变化的一级非
丢ａ
其中一
（２）
，为电子等离子体频率，和为 ∞
线性效应。事实上，相对论性线偏振电磁波中运在动的电子，其运动方程在非磁化等离子低密度区和
分别为人射激光的波数和频率，为Ｙ轴方向上的ｅ单位矢量。强激光与等离子体相互作用时，非线性效应使得等离子体的折射率与光场振幅Ｅ（，）的变。，
化有关，色散关系中出现非线性项。即
很多的理论研究］。如Ｊａ人Ｌ和Ｓｒｎｌ等ｈ等８ｐａｇｅ
线性控制方程对线偏振激光进行了调制不稳定分
析。
被广泛应用于惯性约束核聚变、ｘ射线源、子加速粒以及高阶谐波的产生Ｌ。激光在等离子体中传播】］
时，由于非线性和色散效应会出现一种长波不稳定性，即所谓的调制不稳定性。调制不稳定的发展将导致一系列的非线性过程，场坍塌、丝、络孤如成包子形成等］。由此可见，制不稳定性对于激光调与等离子体相互作用的研究极其重要。对电磁波在等离子体中的调制不稳定性已经有
人［分别研究了磁化等离子体和和非磁化的部分离ｇ化等离子体中线偏振激光的调制不稳定性，这些但
分析都是基于非线性控制方程的一维模型。文献
在等离子体的低密度区域，虑由弱相对论效考应引起的电子质量变化的一级和二级非线性效应，线偏振波模的非线性色散关系为Ｌ１。
起电子质量变化的一级和二级非线性效应，出二级非线性效应对调制不稳定性的影响不大。另外对低密度等离得子区和临界面附近的增长率进行了比较，果表明，界面附近的调制不稳定增长率较低密度处的更大。结临
１非线性色散关系
考虑一束线偏振激光在冷的、碰撞且非磁化无的等离子体中沿ｚ轴传播，电场矢量Ｅ可表示为：Ｅ — Ｅ０ｒｅｅｐｉｋ一 ∞ ￡］（，）ｘＦ（ｏｏ）（）１
式中Ｅ（，）时空缓变的激光场复振幅，。和 ∞ 。ｒ￡是是。