王成 1,2杜根 1,2熊利能 1,2许飏 1[ ... ]郑刚 1
作者单位
摘要
1 上海理工大学 生物医学光学与视光学研究所,上海 200093
2 上海理工大学 教育部医用光学技术与仪器重点实验室,上海 200093
随着激光应用领域的快速拓展,超高峰值功率、超窄脉宽逐渐成为未来激光行业的重点研究方向之一,这种激光的超高电场能量给高精度的激光功率测量提出了挑战。传统的激光功率测量方法,如光电法、热释电法、量热法等逐渐显露出不适用于上述激光功率测量的缺点,此外上述方法都难以实现实时、在线测量。为了克服以上困难,需要一种新型激光功率测量原理与方法。以美国国家标准与技术研究院为代表的机构提出了一种光辐射压力测量法,该方法使激光作用在高反射率的反射镜上,激光动量形成了光辐射压力,这个力可以采用多种力学传感方式进行计量。该方法不但能实现激光功率快速、准确测量,而且不影响激光能量传输,可以实现实时、在线的激光功率测量。系统回顾了国内外通过光辐射压力测量激光功率的基本原理和系统组成,光辐射压力测量激光功率的研究现状,并对该方法的发展方向进行了展望。
光辐射压力 超高峰值功率 超窄脉宽 激光功率 测量不确定度 light radiation pressure ultra-high peak laser power ultra-narrow pulse width laser power measurement uncertainty 
光学仪器
2023, 45(5): 1
S.M. Weng 1,2,*Z.M. Sheng 1,2,3M. Murakami 4M. Chen 1,2[ ... ]J. Zhang 1,2
Author Affiliations
Abstract
1 Key Laboratory for Laser Plasmas (MoE), School of Physics and Astronomy, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200240, China
2 Collaborative Innovation Center of IFSA, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200240, China
3 SUPA, Department of Physics, University of Strathclyde, Glasgow G4 0NG, UK
4 Institute of Laser Engineering, Osaka University, Osaka 565-0871, Japan
In contrast to ion beams produced by conventional accelerators, ion beams accelerated by ultrashort intense laser pulses have advantages of ultrashort bunch duration and ultrahigh density, which are achieved in compact size. However, it is still challenging to simultaneously enhance their quality and yield for practical applications such as fast ion ignition of inertial confinement fusion. Compared with other mechanisms of laser-driven ion acceleration, the hole-boring radiation pressure acceleration has a special advantage in generating high-fluence ion beams suitable for the creation of high energy density state of matters. In this paper, we present a review on some theoretical and numerical studies of the hole-boring radiation pressure acceleration. First we discuss the typical field structure associated with this mechanism, its intrinsic feature of oscillations, and the underling physics. Then we will review some recently proposed schemes to enhance the beam quality and the efficiency in the hole-boring radiation pressure acceleration, such as matching laser intensity profile with target density profile, and using two-ion-species targets. Based on this, we propose an integrated scheme for efficient high-quality hole-boring radiation pressure acceleration, in which the longitudinal density profile of a composite target as well as the laser transverse intensity profile are tailored according to the matching condition.
Laser-driven ion acceleration Radiation pressure acceleration Fast ignition Inertial confinement fusion High energy density Hole boring 
Matter and Radiation at Extremes
2018, 3(1): 28
Author Affiliations
Abstract
1 Physics Department, Indian Institute of Technology Delhi, New Delhi 110016, India
2 Department of Physics, University of Maryland, College Park, MD 20742, USA
An analytical model for hole boring proton acceleration by a circularly-polarized CO2 laser pulse in a gas jet is developed. The plasma density profile near the density peak is taken to be rectangular, with inner region thickness l around a laser wavelength and density 10% above the critical, while the outside density is 10% below the critical. On the rear side, plasma density falls off rapidly to a small value. The laser suffers strong reflection from the central region and, at normalized amplitude a0≥1, creates a double layer. The space charge field of the double layer, moving with velocity vfz^, reflects up-stream protons to 2vf velocity, incurring momentum loss at a rate comparable to radiation pressure. Reflection occurs for vf≤ωp (zflm/mp)-1/2 , where m and mp are the electron and proton masses, zf is the distance traveled by the compressed electron layer and ωp is the plasma frequency. For Gaussian temporal profile of the laser and parabolic density profile of the upstream plasma, the proton energy distribution is narrowly peaked.
Laser-driven acceleration Laser-driven acceleration Radiation pressure proton acceleration Radiation pressure proton acceleration Relativistic plasmas Relativistic plasmas 
Matter and Radiation at Extremes
2017, 2(5): 256
作者单位
摘要
1 北京工业职业技术学院建筑与测绘工程学院, 北京 100042
2 中国航天科工信息技术研究院, 北京 100070
3 中国电子科技集团公司第五十四研究所, 河北 石家庄 050081
光压摄动模型是卫星动力学模型的主要误差源之一,定轨时是否考虑光压参数将影响轨道估计精度。在光压摄动的理论基础上,采用统计定轨方法,利用全球8个卫星激光测距(SLR)站观测值,对Jason-2卫星进行动力学定轨。采用内符合精度、外符合精度和重叠弧段比较三种评估手段,定量分析光压参数估计与否对轨道精度的影响。结果表明:三天估计一组光压参数计算的卫星轨道比不估计光压参数计算的卫星轨道的精度更高,且估计的轨道参数变化更平稳。
测量 卫星激光测距 Jason-2卫星 动力学定轨 光压参数 
激光与光电子学进展
2017, 54(11): 111202
作者单位
摘要
河北工业大学 机械工程学院,天津 300130
本文采用有限体积法建立了交叉型细胞分离模型,提出了一种基于光压差分的细胞筛选仿真方法,分析微流体中细胞筛选的影响因素。基于层流、流体流动粒子追踪、波动光学理论,利用有限元分析法建立了一种交叉型光学颗粒分离模型,研究了利用光压差分技术分离细胞的各种影响因素,其中包括微粒直径,激光功率、温度、光纤直径,分析了微粒在流体中因光辐射压力作用下的偏移距离。实验结果表明: 在微流体中,激光功率、细胞直径、温度(20 ℃)和偏移距离大体上成正比关系,光纤直径和细胞直径在大小相当的情况下光辐射压力能够达到最大值,当激光通过光纤作用于直径分别为3,8和20 μm的微粒时,光纤直径为7 μm或8 μm时光辐射压力最大,所以选用直径为8 μm的单模光纤作为一个重要的实验光学器件。所得结论为深入研究细胞筛选影响因素的数值仿真精度提供了参考与借鉴。
细胞分离 光纤 光辐射压力 光压差分 数值仿真 cell sorting optical fiber optical radiation pressure optical pressure difference numerical simulation 
光学 精密工程
2017, 25(8): 2029
作者单位
摘要
新疆大学 物理科学与技术学院, 乌鲁木齐 830046
为了研究激光辐射压驱动的运动电场中加速质子的相关问题, 对强激光与等离子体相互作用过程进行了理论分析, 并采用2维粒子模拟方法, 对理论分析结果进行了数值模拟验证。结果表明, 当超短超强激光脉冲与处在背景等离子体前方的薄固体平靶相互作用时, 在固体靶后部形成一个由电子层-离子层组成的双层结构, 在激光辐射压的不断推进下, 双层结构在背景等离子体里以一定速度传播形成一个运动电场; 在背景等离子体中的质子被这个运动电场捕获并能加速到很高的能量, 质子的最大能量达到20GeV。理论分析结果与2维粒子模拟结果符合得很好。
激光技术 质子加速 辐射压加速 粒子模拟方法 高能量质子束 laser technique proton acceleration radiation pressure acceleration particle-in-cell simulation scheme high-energy proton beam 
激光技术
2017, 41(2): 302
作者单位
摘要
1 北京师范大学 天文系, 北京 100875
2 中国科学院 高能物理研究所, 北京 100049
3 中国计量科学研究院, 北京 100029
4 上海理工大学 光电信息与计算机工程学院, 上海 200093
5 苏州慧利仪器有限责任公司, 江苏 苏州 215123
激光干涉仪在引力波发现中起着关键作用,光量子噪声是干涉仪灵敏度进一步提高的主要障碍。详细分析了光量子噪声中霰弹噪声和辐射压力噪声产生的机制和主要特点,讨论了标准量子极限,扼要介绍了信号循环、压缩光场等标准量子极限突破技术。
引力波 激光干涉仪 霰弹噪声 辐射压力噪声 标准量子极限 gravitational wave laser interferometer shot noise radiation pressure noise standard quantum limit 
光学仪器
2016, 38(6): 488
作者单位
摘要
新疆大学 物理科学与技术学院, 乌鲁木齐 830046
研究了激光辐射压驱动的两级质子加速的相关问题。当超短超强激光脉冲与处在背景等离子体前方的薄固体平靶相互作用时, 在固体靶后部形成一个电子层-离子层组成的双层结构。在激光的不断推进下, 双层结构在背景等离子体里以一定速度传播, 可以看成运动在背景等离子体中的电场。这样, 在背景等离子体中的质子被这个运动电场捕获并能加速到很高的能量。通过二维PIC模拟方法和理论分析研究了质子加速的相关问题。研究结果表明, 被加速质子的最大能量达到20 GeV。
强激光 质子加速 辐射压加速 PIC模拟 高能质子束 intense laser proton acceleration radiation pressure acceleration particle-in-cell simulation scheme high-energy proton beam 
强激光与粒子束
2016, 28(11): 112003
作者单位
摘要
扬州大学物理科学与技术学院,江苏 扬州 225001
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。
激光光学 脉冲整形 薄膜靶 激光加速 辐射压 
光学学报
2015, 35(s1): s114002
Author Affiliations
Abstract
National Institute of Optics, National Research Council (CNR/INO), Research Unit ‘Adriano Gozzini’, Department of Physics ‘Enrico Fermi’, University of Pisa, largo Bruno Pontecorvo 3, I-56127 Pisa, Italy
A short overview of the theory of acceleration of thin foils driven by the radiation pressure of superintense lasers is presented. A simple criterion for radiation pressure dominance at intensities around 5×1020 W cm-2 is given, and the possibility for fast energy gain in the relativistic regime is discussed.
light sail radiation pressure laser-plasma acceleration of electrons and ions laser-driven acceleration 
High Power Laser Science and Engineering
2014, 2(2): 02000e10

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