为了研究超强激光与薄膜靶相互作用在入射光反射方向引起的高次谐波辐射, 基于在入射激光的透射方向,相干同步辐射机制会导致高次谐波的产生, 采用粒子模拟方法研究了超强激光驱动固体密度薄膜靶(即高密度薄膜靶)高次谐波辐射在入射激光透射和反射方向的空间分布。结果表明, 当靶厚小于激光趋肤深度、靶等离子体密度远大于临界密度(800Nc)时, 在透射方向,相干同步辐射机制会导致高次谐波辐射, 同时在反射方向,存在相对论镜面振荡机制驱动的谐波场辐射, 证明了在超强激光-薄膜靶相互作用过程中两种谐波会产生共存机制; 讨论了在两种产生机制下, 靶厚度对谐波辐射阶次的影响, 发现靶厚度超过200nm, 透射方向谐波阶次达到65阶以上。该研究对深入理解超强激光-薄膜靶驱动高次谐波的产生及阿秒X射线光源的未来发展具有一定的理论意义。

利用一维质点网格法（PIC）数值模拟了低密度等离子体薄膜对高强度激光脉冲的整形效应，通过改变薄膜靶的厚度，得到了不同宽度的具有陡峭上升沿的激光脉冲。研究结果表明，激光脉冲的前沿被光压驱动形成的高速运动电子层反射，激光脉冲主要部分在电子层到达靶后表面时发生透射。激光等离子体薄膜相互作用过程中没有形成电子-离子双层结构，电子层到达靶后表面时迅速扩散消失不再反射光脉冲，因此透射的激光脉冲峰值功率衰减较少。

报道了在20TW皮秒激光器上完成的p偏振激光与等离子体相互作用过程中产生的快电子的角分布和能谱测量结果.实验得到:当激光功率密度小于10¹⁷ W/cm²时,电子发射没有明显定向性,在激光入射面内多峰发射;当激光功率密度大于10¹⁷ W/cm²,小于10¹⁸ W/cm²时,电子主要沿靶面法线方向发射;当激光功率密度达到相对论强度时,电子主要沿激光传播方向发射;激光功率密度未达到相对论强度时,靶后表面法线方向快电子能谱拟合平均温度符合共振吸收温度定标率;激光功率密度达相对论强度以上时,靶后表面法线方向快电子能谱拟合平均温度高于已有的温度定标率.

在激光能量130 mJ(靶面),脉宽60 fs,波长800 nm,对比度1∶10^-6,激光与靶法线成45°夹角,P偏振,靶面激光峰值功率密度约为7.0×10¹⁷ W·cm^-2,无预脉冲的条件下,采用电子谱仪与经γ标准源标定的LiF热释光探测器(TLD)相配合,测量了飞秒激光-薄膜靶相互作用中产生的超热电子能谱.根据所测的能谱,推算出超热电子的产额和激光能量转化为超热电子能量的效率,在靶法线方向分别为1.19×10¹⁰/sr和4.55%/sr,在激光反射方向分别为1.83×10⁹/sr和0.76%/sr.结果显示,不同方向的超热电子产额和激光转化效率有所不同,原因在于激光-等离子体相互作用产生的超热电子构成各向异性的分布.