作者单位
摘要
1 长沙学院电子信息与电气工程学院,湖南 长沙 410003
2 国防科技大学理学院,湖南 长沙 410073
利用强激光与等离子体相互作用产生的频谱特性可调谐的高次谐波辐射(HHG)一直是国内外研究的热点。利用二维粒子模拟程序对超强超短激光脉冲驱动等离子体波导激发的高次谐波的辐射特性与相关电子动力学行为进行了研究,讨论了驱动激光强度、等离子体密度等关键参数对所产生谐波的转换效率与椭偏率的影响与调控规律,并根据Baeve-Gordienko-Pukhov(BGP)理论分析了其内在物理机制。该研究为开发高亮度、超短超快、圆偏振、深紫外及软X射线波段台面型辐射源提供了新的技术途径,进而有望在超高灵敏度、超快速的物质手性检测手段的研发方面起到积极促进作用。
激光光学 强激光 等离子体波导 高次谐波 辐射特性 物理机制 
光学学报
2022, 42(21): 2114001
Author Affiliations
Abstract
1 Lawrence Berkeley National Laboratory, Berkeley, CA, USA
2 Keldysh Institute of Applied Mathematics RAS, Moscow, Russia
3 ELI Beamlines, Dolní Břežany, Czech Republic
We measured the parameter reproducibility and radial electron density profile of capillary discharge waveguides with diameters of 650 $\mathrm{\mu} \mathrm{m}$ to 2 mm and lengths of 9 to 40 cm. To the best of the authors’ knowledge, 40 cm is the longest discharge capillary plasma waveguide to date. This length is important for $\ge$10 GeV electron energy gain in a single laser-driven plasma wakefield acceleration stage. Evaluation of waveguide parameter variations showed that their focusing strength was stable and reproducible to $<0.2$% and their average on-axis plasma electron density to $<1$%. These variations explain only a small fraction of laser-driven plasma wakefield acceleration electron bunch variations observed in experiments to date. Measurements of laser pulse centroid oscillations revealed that the radial channel profile rises faster than parabolic and is in excellent agreement with magnetohydrodynamic simulation results. We show that the effects of non-parabolic contributions on Gaussian pulse propagation were negligible when the pulse was approximately matched to the channel. However, they affected pulse propagation for a non-matched configuration in which the waveguide was used as a plasma telescope to change the focused laser pulse spot size.
capillary plasma waveguide laser-driven plasma wakefield acceleration plasma telescope matched laser guiding 
High Power Laser Science and Engineering
2021, 9(2): 02000e17
作者单位
摘要
重庆邮电大学光电工程学院, 重庆 400065
本文设计了一种基于长程等离子波导的表面增强拉曼光流体芯片, 利用介质波导激发等离子波导的耦合结构减小传输损耗, 增加传输距离, 以实现拉曼信号的长程探测。在632.8 nm的激发光入射下, 以金(Au)作为等离子波导芯层材料, PTFE做为介质光波导芯层材料, 经仿真分析发现: 介质光波导宽度为4 μm、厚度为0.2 μm, 等离子体波导宽度为4.5 μm、厚度为13 nm, 两波导间距D为3.1 μm时, 耦合效果最好, 场强大小约1.8024×108, 传输距离约0.3 mm, 是单独使用等离子波导传输距离的两倍。该研究为实现表面增强拉曼微流体芯片长程探测提供了理论依据。
等离子波导表面增强拉曼散射 长程探测 plasma waveguide surface-enhanced Raman scattering long-range detecting 
光散射学报
2020, 32(4): 301
作者单位
摘要
重庆邮电大学光电工程学院, 重庆 400065
本文设计了一种基于长程等离子波导的表面增强拉曼光流体芯片, 利用介质波导激发等离子波导的耦合结构减小传输损耗, 增加传输距离, 以实现拉曼信号的长程探测。在632.8 nm的激发光入射下, 以金(Au)作为等离子波导芯层材料, PTFE做为介质光波导芯层材料, 经仿真分析发现: 介质光波导宽度为4 μm、厚度为0.2 μm, 等离子体波导宽度为4.5 μm、厚度为13 nm, 两波导间距D为3.1 μm时, 耦合效果最好, 场强大小约1.8024×108, 传输距离约0.3 mm, 是单独使用等离子波导传输距离的两倍。该研究为实现表面增强拉曼微流体芯片长程探测提供了理论依据。
等离子体波导 表面增强拉曼散射 远程探测 plasma waveguide surface-enhanced Raman scattering long-range detecting 
光散射学报
2020, 32(2): 179
作者单位
摘要
上海理工大学光电信息与计算机工程学院, 上海 200093
设计了一种介质加载石墨烯等离子体波导,研究了不同结构尺寸的波导模场分布及传输特性。仿真结果表明,当石墨烯的化学势为0.7 eV、波导脊宽度和脊高度均为1000 nm时,介质加载石墨烯等离子体波导的模式宽度达到最小值1.55 μm,传播长度达到43.47 mm。该介质加载石墨烯等离子体波导不仅可以满足波导设计的要求,也为纳米器件的长距离传输提供了可能。
表面光学 石墨烯 等离子体波导 传输特性 介质加载 
激光与光电子学进展
2017, 54(11): 112401
作者单位
摘要
1 哈尔滨理工大学 测控技术与通信工程学院, 黑龙江 哈尔滨 150080
2 大连民族大学 信息与通信工程学院, 辽宁 大连 11660020005
为降低传输过程中的损耗, 加强介质加载等离子体波导的模式场约束, 并且优化等离子体波导的传输性能, 对基于介质加载的表面等离子体波导的传输特性做了进一步的研究, 设计了一种脊背型介质加载等离子体波导, 并对其模式场分布及其传输参数随波导中的几何参数与电磁参数的变化关系做了相应的研究。仿真结果得出: 基模的电场分量主要分布在该结构的金属/介质层1界面。该模式的传输特性, 随着该波导的几何参数的变化而发生相应改变, 因而可以通过改变这种结构的几何参数, 对场实现有效控制, 使其局域性明显增强。
等离子波导 传输特性 局域性 plasma waveguide transmission characteristics locality 
红外与激光工程
2016, 45(10):
作者单位
摘要
南京邮电大学光电工程学院,江苏 南京 210023
首先建立了一种由相同宽度的金属带,SiO2间隔层与Si介质脊构成的导体-夹层-硅基结构(Conductor-Gap-Silicon,CGS)的混合等离子激元波导模型,分析了间隔层的厚度以及波导宽度对模式传输特性的影响,提出了模场面积为0.08 μm2与430 μm传输距离的设计方案。在此基础上,通过增加数值模型中介质脊的宽度而形成硅基板CGS波导结构。数值分析结果表明:硅基板CGS波导可将模式有效折射率增至2.8,同时传输长度能够延长到1.74 mm。并且模场面积可以进一步压缩到0.025 μm2。此外,硅基板CGS波导制作更加简便,并可采用现有COMS制作技术完成,进而具有较大的实用前景。
混合等离子体波导 表面等离子体激元 传输长度 有效模场面积 耦合长度 hybrid plasma waveguide surface plasmon propagation length effective mode area coupling length 
红外与激光工程
2015, 44(4): 1329
作者单位
摘要
哈尔滨工业大学 可调谐(气体)激光技术国家级重点实验室,黑龙江 哈尔滨 150080
利用等离子体波导实现光场感应电离(OFI)X射线激光放大,一方面可以降低产生X射线激光的抽运激光阈值,从而提高由于自散焦而降低的有效激光功率密度;另一方面,由于等离子体中产生的大量电子被束缚在等离子体波导内,降低X光信号色散影响,可以大大提高激光增益长度,这是一种实现台上X射线激光新的抽运机制。详细介绍了光场感应电离X射线激光、强激光等离子体波导以及等离子体波导中光场感应电离X射线激光的研究进展。
光场感应电离 毛细管放电 等离子体波导 软X射线激光 
激光与光电子学进展
2009, 46(9): 48
作者单位
摘要
电子科技大学物理电子学院,高能电子学研究所,四川,成都,610054
在考虑有质动力情况下对高功率微波在等离子体填充波导中的传播特性进行了理论分析和数值计算,研究了高功率微波在等离子体中的传播特性和微波场强与等离子体密度分布之间的关系.结果表明高功率微波的有质动力将影响微波色散特性,使微波场强分布偏离Bessel分布,并对等离子体有排开作用,当场强足够大时可将波导中心处等离子体排空形成低密度通道.
高功率微波 等离子体波导 有质动力 传播特性 High-power microwave Plasma waveguide Ponderomotive force Propagation characterics 
强激光与粒子束
2005, 17(12): 1852
作者单位
摘要
中国科学院上海光学精密机械研究所, 上海 201800
短脉冲强激光和气体靶相互作用可产生等离子体波导。利用自相似模型,得到了等离子体波导中等离子体参数的时空演化。利用自编制的程序,以类He氮为例,研究了在这种等离子体波导中,产生复合机制X射线激光的过程。研究表明,在等离子体波导中有可能产生复合机制X射线激光,从而有可能利用等离子波导获得大GL值的复合机制X射线激光。
等离子体波导 复合X射线激光 类He氮离子 
光学学报
1997, 17(4): 399

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