上海光機(jī)所受激拉曼散射物理機(jī)制研究獲進(jìn)展
近日,中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所高功率激光物理聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室在受激拉曼散射(stimulated Raman scattering, SRS)物理機(jī)制的研究中取得新進(jìn)展,發(fā)現(xiàn)一種新的受激拉曼散射的非本征模式,為非線性物理、非線性光學(xué)及慣性約束聚變等基礎(chǔ)領(lǐng)域的研究提供了新認(rèn)識(shí)。相關(guān)研究成果發(fā)表在《高功率激光科學(xué)與工程》上(High Power Laser Sci. Eng.)。 一般認(rèn)為,SRS發(fā)生在0.25臨界密度(nc)以下,且只能通過本征模式激發(fā)。本征模式是電子等離子體波的固有模式,它與外在的驅(qū)動(dòng)源無關(guān),其頻率稱為本征頻率。一般的非線性振動(dòng)都是驅(qū)動(dòng)源與物體中的本征模式發(fā)生匹配,然后被共振放大。當(dāng)驅(qū)動(dòng)強(qiáng)度很大時(shí)會(huì)激發(fā)所謂的“準(zhǔn)!保皽(zhǔn)!钡念l率與入射光的強(qiáng)度有關(guān)。該研究發(fā)現(xiàn),當(dāng)入射光強(qiáng)度大于一定的閾值時(shí),會(huì)激發(fā)一種新的SRS非本征模式。強(qiáng)激光在0.25nc以上區(qū)域可以激發(fā)非本征靜電模式,這一模式的頻率固定為入射光頻率的一半,與等離子體的本征頻率和驅(qū)動(dòng)源都沒有關(guān)系。同時(shí),產(chǎn)生的靜電波和散射光的群速度都為0,因此可以在等離子體中形成電磁孤子和靜電孤子。這一過程在慣性約束聚變中會(huì)損耗泵浦激光的能量,同時(shí)產(chǎn)生大量的超熱電子。 研究團(tuán)隊(duì)從理論分析和數(shù)值模擬兩個(gè)方面介紹了這一新的SRS機(jī)制,兩者符合度好。模擬結(jié)果如圖所示,當(dāng)入射光強(qiáng)超過激發(fā)閾值,會(huì)發(fā)現(xiàn)有非本征SRS的激發(fā)。這一機(jī)制的提出對(duì)非線性物理的研究具有推動(dòng)作用,并為慣性約束聚變研究中激光等離子體參量過程的認(rèn)識(shí)和抑制提供參考。 |