强激光等离子体耦合效应的数值模拟
Particle-In-Cell模拟的发展 - 物理考虑和计算技术
王 虹 宇∗
鞍 山 师 范 学 院 物 理 系 ， 辽 宁 ， 鞍 山 ，114007
姜巍
大 连 理 工 大 学 物 理 系 ， 辽 宁 ， 大 连 ，116024
Abstract
粒子云网格(Particle In cell)方法是研究等离子体行为的关键性理论工具之一。它可以看成方 便而粗糙的流体力学模拟和严格但困难的动理学方程求解的一种有效的折中。从七十年代建立 了PIC技术的基本框架以来，这种技术被应用到不断扩展的领域中，从机理研究到具体设备的设 计都从中受益。 尽管PIC方法的基本数学框架并没有实质性的变化，但随着使用领域的推广，问题背景的变化 对PIC模拟技术的细节提出了越来越多的要求：实际工程模拟和设备设计要求模拟方法提供更快 的速度和更好的适应性；新物理现象的机理研究要求模拟必须可以考虑更多的物理效应甚至化学 问题；极端条件下的物理问题的理解要求模拟具有更高的精度或者使用全新的物理理论；多尺度 问题的存在要求模拟中使用更强有力的数学方法；最后，部分问题的极端复杂性需要使用混合模 拟来克服，而这要求PIC方法和其他模拟手段的无缝对接。在现在的模拟技术中，PIC模拟方法向 上连接到连续模拟（流体力学等），而向下重叠了纯粹的分子动力学模拟(MD)，在这个庞大的领 域中，提供了各种复杂问题的分析方法。 在另外一方面，从上世纪末期开始，简单而廉价的并行技术，如集群(cluster)成为计算机技 术的亮点之一。集群技术的出现使得高性能计算机变成了能够普及的产品。传统上巨大计算量 的PIC模拟技术从中获得了极大的帮助。在近几年，“桌面上的超级计算”进一步地提供了PIC模 拟方法的发展希望。相应地，这类非传统的高性能计算技术常常意味着以前的模拟程序框架被彻 底地重建（即使数学上没有本质区别）以便发挥硬件的性能。这也对PIC模拟技术提出了新的挑 战。 本文将概述近年来上述两方面的重要进展，并分析现阶段存在的关键性问题及可能的突破口。
双频容性耦合等离子体物理特性的研究
u i
e me
E νinui
Poisson equation :
2 V e
0
ne ni
E V
离子在鞘层中受鞘层电场的运动
Solving the Newtonequations
dx j dt
vj(xj,t)
dv j dt
e mi
E(xj,t)
j 1,....N
Se 2en0uB e c
Using the energy balance, Se S ohm S stoc , one can get:
n0
me
vcd 2ve
e2uB e c
1/ 2
J l2
J
2 h
or
n0
E(x,t)
x j0, v j0 x j (t),v j (t)
xj, vj
Ion positions xj(t) and velocities vj(t) between two contiguous collisions.
s(t) s sl sin(lt) sh sin(ht)
w here
sl
Jl
en0l
,
sh
Jh ,
en0h
sheath voltage drop:
s
sl
s h
Vsh
(t)
en0
2 0
sl
1
s in(l t )
sh 1
sin(ht)2
高频电源----快速振荡 低频电源----振荡的轮廓线
激光论文——高效宽带二倍频激光原理及实现方法
高反射式望远镜光机系统设计班号：0936203 学号：6090120331 姓名：蔡海蛟摘要：反射式望远镜所用物镜为凹面镜，有球面和非球面之分。
比较常见的反射式望远镜的光学系统有牛顿式反射望远镜与卡塞格林式反射望远镜，另外还有里奇-克莱琴式、达尔-奇克汉式望远镜，这些系统都是沿轴的光学系统。
离轴设计有几种通过消除次镜或移动任何的辅助元件避开主镜光轴，以尽量避免阻碍入射光的设计，通常称为离轴光学系统，包括赫歇尔式，Schiefspiegler ，Yolo 望远镜等。
关键词：宽带二倍频； 晶体级联； 时间相位调制； 宽带激光； 光谱窄化1. 绪论激光技术的发展为实现受控热核聚变提拱了条件现代激光技术能产生聚焦良好的能量巨大的脉冲光束。
在惯性约束聚变(ICF)的研究中，为了抑制激光等离子体相互作用时的有害非线性效应，高激光和等离子体的耦合效率，具有一定光谱宽度的短波长激光被认为是一种较理想的光源。
目前，世界上在建和已建的ICF 激光驱动器普遍采用钕玻璃激光三次谐波转换后的紫外光(0．35um)作为打靶激光。
但是，由于紫外光易导致光学元件损伤，严重制约了激光动器的输出能力和运行性能。
而采用高能量宽带二倍频激光打靶则能避免元件的损伤问题。
同时取得与紫外光打靶相当的物理实验效果‘Ⅷ。
最近，国家点火装置(NIF)进行了二倍频激光打靶实验，192束的总能量高达3.4MJ ，并未出现光学元件的损伤问题，并且激光等离子体相互作用效果与三倍频光打靶没有明显差异。
因此，发展大宽带、高效率的二倍频技术具有重要的应用价值和需求牵引。
文中开展了高效宽带二倍频实验，获得了70％的转换效率，并研究了倍频过程中光谱的变化特性，实验结果与理论模拟结果相符。
研究结果为设计ICF 激光驱动器的二倍频器件提供了重要的实验依据。
2.系统结构及工作原理1 宽带激光谐波转换理论模型对1类匹配二倍频过程，忽略横向衍射、空间走离和三阶非线性效应影响，时域上表示宽带二倍频谐波转换的瞬态耦合波方程组可以表示为：211111112112121(,)(,)(,)(,)exp()2effiw d A z t A z t A z t i A z t A A i kz z t tn cββα*-∂∂∂+++=∆∂∂∂(1)222222212222122(,)(,)(,)(,)exp()2effiw d A z t A z t A z t i A z t A i kz z ttn cββα-∂∂∂+++=∆∂∂∂ (2)式中：jA 、1j β、2j β、jα、jn ，分别为频率q 处的复振幅、群速度的倒数、群速色散、吸收系数、折射率(倍频过程中，下标j=1，2分别表示基频光和二倍频光)；effd 为有效非线性系数；k ∆为相位失配量；c 为真空中的光速。
太阳风—磁层—电离层耦合的全球MHD数值模拟研究
太阳风—磁层—电离层耦合的全球MHD数值模拟研究一、综述随着空间技术的飞速发展，太阳活动对地球空间环境的影响日益显著。
太阳风是太阳外层连续发射出的带有带电粒子的微粒流，其携带的能量巨大，能够深入影响地球空间环境。
太阳活动周期性地改变太阳风的强度和频率，引起地球空间环境的剧烈变化。
在太阳活动的高潮期，太阳风与地球空间的相互作用尤为强烈。
地球空间包括电离层、磁层和太阳风之间复杂的相互作用区域，这些区域之间的耦合对于理解地球的空间天气至关重要。
电离层是大气层中的最内层，高度约85600公里，主要通过吸收太阳辐射而加热并产生电离，对无线电波的传播有着重要影响。
磁层则是地球周围一个巨大的磁力场区域，能够引导太阳风中的带电粒子沿着磁力线运动，同时对地球磁场产生维护作用。
太阳风与电离层、磁层的相互作用是空间环境研究的核心问题之一。
传统的地球空间环境研究多采用动力学模型、统计方法和实验室模拟等方法，但这些方法往往只能描述单一过程或局地现象，难以全面揭示整个地球空间环境的动态变化过程。
随着计算数学和计算机技术的发展，全磁层大气电磁耦合的数值模拟逐渐成为研究热点。
1. 太阳活动对地球空间环境的影响太阳活动是太阳表面各种现象的总称，包括太阳黑子、耀斑、日珥等。
这些活动会产生大量的高能粒子，如电子、质子和离子，它们在太阳风的驱动下流向太阳系各个方向。
当这些高能粒子到达地球附近时，它们与地球的磁场和大气相互作用，从而影响地球的空间环境。
太阳活动产生的高能粒子会对地球的磁场产生影响。
当高能粒子进入地球的磁场时，它们会沿着磁力线运动，形成所谓的范艾伦辐射带。
这些辐射带中的高能粒子对地球的磁场产生了强烈的扰动，使得地球的磁场发生变化。
太阳活动产生的高能粒子还会影响地球的电离层。
电离层是地球大气层中的一个区域，其中空气分子被电离成离子和电子。
太阳活动产生的高能粒子可以穿透电离层的边界层，将其能量传递给电离层中的气体分子，从而改变电离层的密度和温度分布。
激光等离子体相互作用的能量吸收机制
激光等离子体相互作用的能量吸收机制
激光等离子体相互作用的能量吸收机制，是一种通过激光与等离子体相互作用来实现能量传递和吸收的过程。
这种机制是基于以下几个原理和过程。
1. 激光与等离子体相互作用的电场耦合效应：激光束的电场能够与等离子体中的自由电子作用，并通过电子的电荷加速和减速来传递能量。
2. 等离子体反射和折射：等离子体具有特定的折射率和反射率，可以通过调节激光束的入射角度和等离子体参数来影响激光能量的吸收。
3. 等离子体吸收激光能量的共振吸收效应：等离子体的特定频率范围内，其自然振荡频率与激光束的频率相匹配，从而实现最大能量吸收效果。
4. 等离子体与激光束的碰撞吸收：激光束与等离子体中的原子或分子发生碰撞，使得它们处于高能级状态，并通过辐射、电离和复合等过程来释放能量。
5. 等离子体的冷却和热化过程：激光束的能量吸收最终导致等离子体的加热。
等离子体通过电子碰撞传递能量，可以通过辐射、热传导和热扩散等过程来冷却或热化。
这些机制和过程的综合作用，可以实现激光与等离子体之间的能量转移和吸收效果。
通过改变激光的参数、等离子体的性质和结构以及相互作用的环境条件，我们可以控制和优化这种能量吸收机制，从而实现对等离子体的精确控制和处理。
VSim电磁粒子仿真技术
VSim专业电磁粒子仿真美国Tech-X公司由John R. Cary博士创立，总部设在美国科罗拉多州博尔德市，是专业的等离子技术软件供应商。
Tech-X公司的产品主要包括电磁粒子仿真软件VSim和电磁流体仿真软件USim。
VSim软件提供的独特物理模型涵盖整个等离子体和射频领域的仿真问题，借助于VSim强大的并行算法，诸多应用领域问题得以求解，例如激光等离子相互作用、高功率微波器件、真空电子器件、脉冲功率、高压放电、加速器等。
VSim软件支持从笔记本、台式机到超级计算机，从单核到数万核并行的多操作系统平台。
USim软件是支持等离子体、高超声速流体、化学反应流体模拟的专业电磁流体仿真软件，是求解高超声速流体力学、高能密度物理、天体物理、电气工程等领域复杂问题的高端工具。
VSim软件发展VSim软件是一款灵活的包含电磁场、粒子和等离子体物理的软件，起源于2001年为美国政府部门应用所做的开发。
VSim早期版本称为VORPAL，主要用于解决联邦政府面临的种种难题，包括等离子体加速、加速器腔建模、磁约束核聚变的研究等。
2004年9月30日，Nature杂志封面展示了VORPAL软件对激光尾场加速的仿真结果，对相关实验的成功有重大的指导意义。
2012年11月，推出VSim 6.0。
VSim6.0全面更新了碰撞和蒙特卡洛模块，另有用于全电磁场模拟的新增功能，其便携性和易用性进一步改进。
VSim6.0软件能在日益增长的商业需求方面做的更好。
VSim软件功能模块VSim 专业电磁粒子仿真软件VSim 是包含全电磁模型的粒子仿真软件，是等离子体、微波与真空电子器件、脉冲功率与高电压、加速器、放电等离子体等领域的尖端仿真工具。
VSim 物理基础VSim 功能特征Particle-In-Cell 模型VSim 使用PIC 算法(Particle-in-Cell)来模拟等离子体的演化。
等离子体粒子之间以及和外界的相互作用通过电磁Maxwell 方程组或者静电Poisson 方程求解，等离子体粒子的运动利用宏粒子的相对论运动方程跟踪。
纳米光子学中的局域场增强和强耦合效应
纳米光子学中的局域场增强和强耦合效应纳米光子学是研究纳米尺度下光与物质相互作用的学科，它涉及到光子的局域场增强和强耦合效应。
本文将探讨纳米光子学中的局域场增强和强耦合效应对材料与光相互作用的影响。
一、纳米光子学的背景和概念纳米光子学是在纳米尺度下研究光与物质相互作用的新兴学科。
在纳米尺度下，电磁波与纳米尺度物体相互作用时，电场强度会在物体表面和附近形成局域场增强现象。
局域场增强指的是在纳米尺度物体表面和附近，电磁波的电场强度显著增强的现象。
二、局域场增强的机制局域场增强的机制可以通过表面等离子体共振来解释。
表面等离子体共振是当金属或半导体纳米结构暴露在光的作用下，电子与光波相互作用产生的电池极化现象，形成局域电磁场增强。
这种局域场增强现象在纳米材料领域具有重要的应用价值。
三、局域场增强的应用局域场增强的现象对纳米材料的光学和电学性质具有重要影响，并且在纳米光子学中具有广泛的应用。
例如，在纳米催化剂领域，利用局域场增强的现象可以提高催化剂的效率和选择性。
此外，在纳米生物传感器领域，利用局域场增强可以增强传感器的灵敏度和特异性，提高检测的准确性。
四、强耦合效应的概念强耦合效应是指在纳米结构与光之间存在强烈相互作用的现象。
当纳米结构的共振频率与光的频率非常接近时，会产生强耦合效应。
强耦合效应是实现单光子调控和量子信息传输的重要基础。
五、强耦合效应的机制和应用强耦合效应的机制可以通过电磁场和物质之间的相互作用来解释。
在纳米器件中，通过调节电磁场和物质之间的耦合强度，可以实现纳米器件的光学性能优化和调控。
强耦合效应在纳米光子学中具有广泛的应用，例如在量子计算、量子信息存储等领域。
六、纳米光子学中的挑战和前景纳米光子学作为一门新兴的学科，面临着许多挑战。
例如，在纳米结构制备和表征方面，需要开发出更加高效和精确的技术。
同时，在纳米材料的性能优化和调控方面，需要深入研究光与物质相互作用的机制和规律。
然而，纳米光子学的发展前景仍然广阔。
真空环境下激光烧蚀铝靶冲量耦合系数的数值模拟
第22卷第12期2010年12月强激光与粒子束H I G H PO W E R I。
A SE R A N D P A R T I C I。
E B EA M SV01．22。
N o．12D ec．，2010文章编号：l O O卜4322(2010)12—2853’04真空环境下激光烧蚀铝靶冲量耦合系数的数值模拟+袁红，童慧峰，孙承纬，赵剑衡，李牧(中国工程物理研究院流体物理研究所，四川绵阳621900)摘要：通过分析不同情况下激光与固态靶、气化物质的作用机理。
利用激光体烧蚀模型，采用流体力学理论和1维Lagr an ge有限差分的计算方法，对真空条件下不同激光参数下气化物质对靶产生冲量的过程进行了数值模拟，模拟计算结果与实验测量结果、Phi pps定标关系符合较好。
计算结果表明。
在等离子体的情况下冲量耦合系数随着激光强度增大而减小。
关键词：冲量耦合；等离子体；激光驱动；飞片中图分类号：T N249文献标志码：A doi：10．3788／H P L PB20102212．2853激光辐照固体靶引起靶物质的气化和烧蚀，靶蒸气或等离子体的喷溅膨胀施加给固体靶表面反冲压力及冲量，这种冲量耦合效应成为激光推进、激光清除空间碎片等的研究基础111]。
高功率激光脉冲时间宽度很窄，作用于靶的宏观力学效应用冲量来表示。
单位入射激光能鼍所获得的靶的冲量称为激光与靶的冲量耦合系数，是衡量激光推进效应的重要参数指标。
近年来，国内外学者针对不同条件下激光与物质相互作用的冲量耦合问题开展了相关研究，得到了很多有实际应用价值的成果【5呻]，如Phi pps等¨1结合众多学者的实验数据，采用解析近似方法，得到-r不同条件下激光与靶冲鼍耦合的定标关系。
本文利用激光体烧蚀模型，采用流体力学理论和1维1．a gr a nge有限差分的计算方法，对真空条件下不同波长、不同脉宽、不同功率密度激光辐照时的冲量耦合进行了计算分析，模拟结果与实验结果、Phi pps定标关系较好符合。
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第9卷 第3期强激光与粒子束V o l.9,N o.3 1997年8月H IGH POW ER LA SER AND PA R T I CL E BEAM S A ug.,1997 强激光等离子体耦合效应的数值模拟屠琴芬 俞汉清 陈志华Ξ(西北核技术研究所,西安69信箱15分箱,710024) 摘 要 研究了高强度(1012～1014W c m2),纳秒脉冲(高斯型)激光与A l、CH等离子体的耦合效应。
采用一维双温、单流体力学方程组,数值模拟研究激光强度和波长对靶表面能量沉积和对等离子体特征参数的影响。
激光等离子体耦合的主要机制有:轫致辐射、逆轫致辐射吸收、热扩散和电子、离子之间碰撞能量交换。
给出了电子最高温度与光强的近似定量关系。
关键词 强激光 等离子体 耦合效应 数值模拟 ABSTRACT T he coup ling effect of h igh2in ten sity nano second laser pu lse w ith A l o r CHp las m as are studied u sing the hydrodynam ical equati on s w h ich are one2di m esi onal,doub le2tem2peratu re,single2flu id.T he effects of laser in ten sity and w avelength on energy depo siti on in thetarget su rface and p las m a param etes are num erically investigated.T he m ain m echan is m oflaser p las m a coup ling includes the free2free b rem sstrah lung em issi on,inverse b rem sstrob lungab so rp ti on,the heat diffu ssi on and energy exchange betw een electron s and i on s.T he ap rox i2m ate scales of m ax i m um electron temperatu re give ou t w ith respect to the laser in ten sity. KEY WOR D S h igh in ten sity laser,p las m a,coup ling effect,num erical si m u lati on 对垂直入射靶表面的高强度激光的能量沉积过程,以及激光与等离子体的耦合效应进行了数值模拟。
激光波长为0.25～1.06Λm,强度为1012～1014W c m2。
脉冲形状为高斯型,半高宽为1n s。
靶表面激光能量沉积率、质量烧蚀率和等离子体的特征参数均与入射激光强度、波长和靶材的性质有关。
考虑等离子体是由离子、电子组成,并假设等离子体是电中性的。
对电子和离子的压力、温度和热传导系数分别给予考虑。
并利用近似的“co ronal”态方程求解电离度[2]。
激光等离子体相互作用的主要机制包括:自由2自由轫致辐射,逆轫致吸收、电子2离子碰撞能量交换、热传导和激光能量沉积等。
对上述物理模型过程,采用一维双温、单流体力学方程组,由显、隐式耦合的差分方程进行数值模拟。
计算给出电子最高温度与激光强度的近似定量关系;等离子体特征参数的时空变化;等离子体特征参数与入射光强、波长、靶材性质的关系。
同时,还给出靶表面能量沉积随时间的变化关系。
整个模拟清晰地展现了激光等离子体耦合效应的物理过程。
我们的计算结果与国内外理论和实验结果吻合[1,2,4]。
1 模型 一束高斯型激光(半高宽为1n s,波长分别为Κ=1.06Λm,Κ 2,Κ 3,Κ 4,光强为1012、1013、1014W c m2)入射到A l和CH靶上,将靶置于真空环境中。
Ξ国家863惯性约束聚变领域资助项目。
1997年3月4日收到原稿,1997年7月3日收到修改稿。
屠琴芬,女,1941年5月出生,副研究员。
由于入射激光强度很高,脉宽很窄,忽略靶的加热、熔化过程,认为激光辐照靶的瞬间,靶即开始喷射。
喷射率由文献[1]给出。
2 双温单流体力学方程 一维平面守恒方程5R5t=u(1)5R 5x=Θ0Θ(2)5u5t=-c V 5p5R(3)p=p i+p e+q a(4)q a=l22Θ5u5x-5u5x[2](5)Θ=AN An i(6)式中R为欧拉坐标,x为拉格朗日坐标,Θ为密度,c V为比容,q a为人造粘性,p i、p e分别为离子、电子压力,A为原子量,N A为阿伏加德罗常数。
对电子、离子的能量守恒方程分别为55t(cΜe T e+E B)=-(55R Q e+p e55R u)-E ei-ΕT+k L I a(7)55t(c v i T i)=-55R Q i+p i55R u)+E ei(8)E B为电子束缚能,Q e为电子热传导贡献,E ei为电子2离子碰撞能量交换,ΕT为轫致辐射,k L I a 为激光能源项。
在计算热通量中,均进行限流计算[3]Q=m in k j 5T5R,f n TTm e1 2sgn5T5R(9)式中,k j为热传导系数,j=e为电子热传导系数,j=i为离子热传导系数,f的取值为0103～016。
在如此高的强激光照射下,电子温度T e和离子温度T i迅速上升,在极短时间内电子温度可达到几个eV以上,而密度又很稀薄(小于10-3g c m3)因而它们满足理想气体方程。
激光能量沉积计算方面,只考虑激光从法线方向入射,设介质是吸收介质,到达临界面时则发生反射,反射后激光再次被等离子体吸收。
不考虑激光的动量沉积和等离子体的反射和反常吸收。
并假设激光在临界面是全反射的,当所有点的电子密度低于临界密度时,称此时为介质被激光烧穿的时刻。
3 结果 根据基本方程和参数方程的性质,对能量方程采用隐式差分,对运动方程采用显式差分格式,模拟激光与等离子体的耦合过程。
根据稳定性条件要求,选取时间和空间步长。
根据上述模型,编制了一维双温流体力学激光打靶程序,模拟计算激光辐照A l、CH靶生成等离子的物理过程。
计算出等离子体特征参数的时空分布;图1给出激光辐照铝靶时,靶面能量沉积随时间的293强激光与粒子束第9卷变化。
图中曲线1为Gau ss 脉冲激光I (t ) I 0,曲线2为靶面能量沉积∫t 0I (t )d t ∫0.250I (t )d t ),曲线3为入射激光能量∫t 0)(t )d t ∫Σ0)(t )d t (I 0=1013W c m 2,Κ=0.248Λm ,Σ=2n s )。
图2给出不同激光强度下,归一化电子数密度n e n c (n c 是临界密度)、电子温度T e 的空间分布,图中,曲线1,2,3激光强度I m ax 分别为1012、1013、1014W c m 2,Κ=1.06Λm ,半高宽(FW HM )为1n s 。
由图2可见,对低强度的激光,其空间分布形状接近梯形,随强度的增加分布形状逐渐展开。
图3给出强度为1013W c m 2,Κ=0.53Λm 辐照铝靶条件下,空间某一固定点的电子数密度n e 、电子温度T e 随时间变化。
图4给出等离子体速度的时空分布,最大速度可以达到约107c m s 的量级。
F ig .1 Energy ab so rp ti on on target vs ti m e .T he nom al p rofiles of Gau sslaser pu lse (1),energy depo siti on rate (2),and inciden t laser energy (3).图1 靶面能量沉积随时间变化F ig .2 E lectron den sity n e n c and temperatu re T e p rofilesat the peak of the laser pu lse(1)I m ax =1012W c m 2;(2)1013W c m 2;(3)1014W c m 2图2 峰值时刻电子数密度n e n c 、电子温度T e的空间分布F ig .3 T i m e dependence of electron den sity and temperatu re p rofiles at a po in t of spatial (I 0=1013W c m 2,Κ=0.53Λm )图3 空间某一固定点电子数密度n e 、电子温度T e 随时间变化F ig .4 T i m e and spatial p rofiles of p las m a velocity 图4 等离子体速度的时空分布 在我们考虑的激光强度范围内,激光辐照铝靶时所产生的等离子体厚度为16～200Λm 。
随着入射激光强度增加,等离子体厚度变大。
在相同激光强度下,波长越短,等离子体厚度越小。
根据电子温度的空间分布,可以粗略地分为四个区(以1013W c m 2,Κ 2为例),在15～60Λm 区间,可以视为欠密区,在该区,等离子体的特征参数n e 、n i 、T e 、T i 和u 的变化平缓;在0～15Λm 区可视为电子热传导、碰撞能量交换区,一般称为电子热传导区,在该区,上述各特征参数变化剧烈。
从0～-0.221Λm 称为吸收区,在该区,靶物质吸收能量,喷射汽化等离子体,最后一个为未扰动区。
这个现象与文献[5]、[6]对稳态激光与等离子体作用过程的分析类似。
393第3期屠琴芬等:强激光等离子体耦合效应的数值模拟 表1、表2分别给出不同激光强度辐照A l、CH靶时,电子最高温度与波长的关系。
可以看出,单位面积烧蚀的质量、深度均随入射激光强度、波长的变化而变化。
烧蚀质量随入射光强、波长的变化在高斯脉冲激光辐照下,定标规律不是简单的指数关系,在我们考虑的范围内,均有极值出现,但是,烧蚀质量与光强的关系不如它与波长的关系变化明显。
电子最高温度与光强的定标关系可以近似地表示为T e m ax∝I0.38～0.42,但随波长的变化难以以指数关系给出。
对I0 =1013W c m2,Κ=0.248Λm的激光在2.5n s辐照期间,其时间、空间平均电子温度T-e为26112eV。
表1 不同激光强度辐照A l靶时,烧蚀质量及深度(Σ=2n s,Κ=1.06Λm)Table1 M ass and depth of ablation for A l target surface vs laser i n ten sity and wavelengthab lati on param etes1012W c m21013W c m21014W c m2ΚΚ 2Κ 3Κ 4ΚΚ 2Κ 3Κ 4ΚΚ 2Κ 3Κ 4m ass Λg c m-27.5614.318.511.49.4537.270.277.89.7249.1129231 dep th 10-2Λm2.85.36.94.33.513.826.028.83.618.248.085.6表2 电子最高温度T e max(keV)随入射光强、波长的变化Table2 M ax i m u m electron te mp.T e max keV vs i n ten sity and wavelengthΚΚ 2Κ 3Κ 4 1012W c m-2(A l)0.58360.35600.24730.14161013W c m-2(A l) (CH)1.52191.39190.87440.7223 0.98720.68140.57620.50961014W c m-2(A l)3.69343.81753.6422.6717 表2给出Κ=1.06Λm,I0=1013W c m2,A l,CH靶的最高电子温度T e m ax随波长变化的关系,总的来说,低Z靶比高Z靶的最高电子温度要低。