激光等离子体参量不稳定性的选择性激发

　　相应的离子能谱。

　　1实验装置我们的实验是在中国科学院上海光机所强光光学开放实验室的57，4573激光器上进行的，工作波长为79，1仙。实验中打靶激光能量范围是29，激光束通过个仍的离轴抛物面镜f=15Cm聚焦到靶上，焦斑半径为wQ=lOμm.实验中最大光强为6.0父1077激光聚焦到长=2.0，直径办=，1的毛细管祀中。工作气体为氦气。5，85艮5以及前向次谐波的谱的测量使用1210阵列光纤光谱仪，在300到00，1的波长范围内谱分辨率为0.351离子能谱的测量采用时间飞行谱仪，电子密度直接从5尺5谱的频移获得。实验装置意1.

　　2实验结果在实验中，我们首次观察到参量不稳定性出5民5从标准弱偶合吐叩合，谱的半宽要小于等离子体频率，对于强偶合来说散射谱的半宽要宽于等离子体频率，延伸到泵浦激光频率的蓝边。在2，5中展了泵浦激光强度为5.7 1017，2时不同电子密度情况下的855谱，从中可以清楚地看出当等离子体电子密度降低时35尺5经历了从弱偶合区向强偶合区的转变，当电子密度越低时谱越宽，这些结果与理论预言相符5.23是85从强偶合到标准弱偶合转换的理论临界点。对应于激光强度为5.7，10，时的临界电子密度为3，18，与2，激光与靶作用中，气体的电离过程也可能导致85谱的展宽，但是由电离过程导致的谱展宽随着电子密度的升高而增大，正好与我们的实验结果相反，因而在我们实验中的85谱宽的变化应归因于从弱偶合到强偶合的转变。

　　1018，不变，在实验所用的激光能置范围内参量过程处于弱偶合区间。中实线是根据理论模型计算的结果6，这模型认为参量不稳定性过程的子波是从热噪声发展起来的，实验结果和理论结果符合得很好，说明这像是正确的。

　　线理论曲线；方块实验点在实验中我们测量了离子能谱。参4.其中电子密度保持不变=1.4，10193，而改变光强。从中可以看出，没有出现超快离子，这说明在本实验中产生的超热电子数量少，不足以加热离子影响离子能谱。在这种情况下，离子速度具有离子声速的量级，因而离子能量与背景电子温度成正比7.对于超短脉冲激光与气体靶相互作用，光场电离是主要的离化机制，产生的等离子体其纵向电子温度不超过几个电子伏特，而横向的电子温度可以达到数十电子伏8，9.从测得的离子能谱分析。其中包含两种能量成份，种成份的离子能量大约为15eV.与场离化的电子温度相当。另外种离子成份能量远小于lev，我们在实验中降低电子密度则在离子能谱中只出现低能成份。我们在实验中测量的是前向离子谱，其速度主要由纵向电子温度决定，低能离子成份可能是由于光场电离的非对称性引起的。离子能谱的测量结果明本实验中55对背景离子的加热贡献很小，这结果与5尺5源于热噪声的理论预言致参量不稳定性的选择性激发在强激光与等离子体作用中，参量不稳定性等强非线性过程影响到能量吸收率和吸收区域以及超热电子的产生。在不同的应用场合人们希望抑制或促进某种不稳定性随着超短超强激光技术的进步，利用超短超强激光的超宽频谱，通过频率调制技术，则提供了种实现对特定参量不稳定性单独调控的可能途径。

　　在均匀等离子体中。对于参量不稳定性，如果没有带宽时参量不稳定性的增长率为。，泵浦激光带宽为6在4，的情况下，参量不稳定性的增长率以。

　　性，在调频泵浦光的作用下，其放大率为其中为相应的均匀等离子体中的增长率，4，化分别为两支衰变波的群速度，为其共振区的特征宽度，心为共振区位置移动的速度。从上式可以看出。如果满足力=；或2，则这支对流模被选择激发。

　　我们对上述理论分析进行了，10模拟，在模拟中我们采用17维电磁模型，离子不动，主要模拟5过程。我们考，不同等离子体状态下的不南性质的不稳定性对正负扫频率的超宽频谱频率调制耶0激光脉冲的响应。，1激光脉冲由低密度边界入射，从高密度边界无反射地出射。激光中心波长为脉冲长度大于lpS大于SRS增长的特征时间。粒子边界条件为从低密度边界逸出的粒子按原速折返，从高密度边界逸出的每个电子则引起个随即速度的热电子回流。

　　超热电子0.5能量随时间发展的模拟结果，其中5，36作左上角的小应的激光振荡周期为=3.33310155，模拟区域长度为60，正的扫频率5尺和负浦光的频率在，=553时相等。

　　1.32如2，相应谱宽为94响如，约等亍与相应的汲波的群速度，扫频率为1.8302，相应谱宽为么入=129咖。

　　性阶段增长率的下降和超热电子产生的延迟是明显的。6给出了6外时，非均匀等离子体中855对应的静电波能量随时间的发展和出射高密度区的超热电子的能量随时间的发展其中，由匹配条忭和相应的波局域色散关系推导而得。推导结果率激光脉冲录浦的情况下，对流阈值的下降和线性阶段增长率的上升是明显的。而正扫频率的效果相反。

　　间位置分布谱。模拟中泵浦光功率密度为51015，持续时间为1.333810，8.

　　中心匹配点的选择为1=120=120卿对于选择激发35虹，1=1205对于选择激发，5以。其它模拟条件为，1=，1从3.23910，13线性变化到2.345102OCm3，模拟区域长度为120μm，种泵浦光的频率在tirae=552to时相等。

　　分对应后向5虹，曲线下半部分对应前向5以。比较这些结果可以明显看出，通过调整现撕激光脉冲的扫频率，当约等于85把，以相应，波的群速度时，85傥或，5把被选择激发。

　　前面己经看到，通过调整激光脉冲的扫频率，在选择激发855或，5的同时超热电子温度也可以被控制。8是超热电子温度随时间的演化。中的模拟结果总结关于参量不稳定性的源初过程的实验研究明，超快光场电离100飞秒等离子体中随电子密度的增大，散射光谱由宽谱的强偶合5向标准弱偶合5虹的转变，所对应的阈值电子密度与理论计算吻合。同时还观测了5汉5的反射率随激光能量增长时的变化。与理论上从热噪声发展起来的5进行了比较，者符合的很好，并观测到随激光能量的升高，背景离子的加热现象，与5源于热噪声的理论也是相符的。

　　通过对低密度区和接近14临界面的区域中5选择性激发的朽，菏，的D猓，据参量不稳定性的性质，通过适当调UBFM激光脉冲的参数，可以增强或减弱不稳定性的发展。而且这种方法还提供了影响能量沉积和超热电子性质温度方向等