1 南京邮电大学 贝尔英才学院, 南京 210023
2 南京邮电大学 理学院, 南京 210023
为了研究圆偏振强激光脉冲中高能电子辐射随时间的演化, 在拉格朗日方程和电子能量方程的基础上, 构建了高能单电子与强激光脉冲相互作用的模型, 采用MATLAB对此过程进行模拟和计算, 得到了电子辐射的空间分布随时间演化的仿真图像。结果表明, 受圆偏振紧聚焦强激光脉冲作用的电子所发出的电磁辐射能量会随时间由外而内呈现涡旋状的空间分布, 且在约1000 fs后集中在中心;辐射向内集中的速度会随时间逐渐放缓。此外, 单位立体角辐射能量的最大值也会随时间递增, 且变化速度先增大后减小。在450 fs附近, 辐射能量到达平台期, 此后继续缓慢增加, 直至1000 fs后稳定在1.18×10-12 J/cm2。此结果表明, 可以通过控制电子与激光相互作用的时间, 更快得到符合实验要求特性的电子辐射。
激光光学 电子辐射 数值模拟 圆偏振 Laser optics Electron radiation Numerical simulation Circular polarization
运用经典系综方法研究了线偏振激光场和双色反旋圆偏振激光场中CO2分子非序列双电离的产量。结果表明：在激光强度较高的区域，双色反旋圆偏振激光场下CO2分子非序列双电离的产量高于线偏振激光场；在激光强度较低的区域，结果则刚好相反。这是因为当激光强度较低时，CO2非序列双电离产量的主要影响因素是抑制势垒，当激光强度较高时，由于抑制势垒发生扭曲，其产量主要受激光场结构的影响。
原子与分子物理学 非序列双电离 双色反旋圆偏振激光场 线偏振激光场 分子 产量 光学学报
2023, 43(20): 2002001
1 南京邮电大学 贝尔英才学院, 南京 210023
2 南京邮电大学 理学院, 南京 210023
为了探究在圆偏振激光脉冲中电子初始位置对其运动轨迹和空间角辐射的影响, 根据非线性汤姆逊散射模型、能量方程以及拉格朗日方程推导出了高能电子的空间运动方程, 并与MATLAB数值模拟的方法相结合, 做出了高能电子空间运动轨迹图和空间角辐射模拟图。结果表明, 电子在涡旋横向力的作用下在全空间运动的前部轨迹呈紧密分离螺旋状, 而后部轨迹由空间间隔遥远的稀疏圆组成, 随着电子初始位置的右移, 空间角辐射达到最大值时, 极角θ和方位角的值有不断减小的趋势, 在z0=5λ0后趋于稳定, (θ,)=(23.5°,175.5°); 激光脉冲中电子初始位置的改变对电子的运动轨迹和空间角辐射有较大影响。该结果为后续研究电子初始位置对高能电子辐射特性的影响奠定了基础。
激光物理 非线性汤姆逊散射 数值模拟 圆偏振高斯激光 初始位置 电子运动 laser physics nonlinear Thomson scattering numerical simulation circular polarized Gaussian laser initial position electron motion
1 南京邮电大学贝尔英才学院, 南京 210023
2 南京邮电大学理学院, 南京 210023
为了探究激光的束腰半径b0对高能电子与激光脉冲对撞辐射特性的影响, 以Lorentz方程以及电子辐射方程为基础建立了紧聚焦圆偏振激光与单电子对撞模型。使用MATLAB进行数值计算, 获得了笛卡尔坐标系中电子的运动轨迹, 基于模拟计算的结果深入研究了紧聚焦圆偏振激光脉冲的束腰半径与电子间的辐射功率峰值之间的关系。结果表明: 当束腰半径较小时, 峰值辐射功率随着束腰半径的增大而增加, 在b0=1.7λ0处达到最大峰值辐射功率, 接着束腰半径的增大反而会引起峰值辐射功率的缓慢降低。此外, 寻找到了一个最佳的观测θ角区间［144°, 151.5°］, 在这一观测范围内能观测到较高的辐射功率, 且电子与圆偏振激光脉冲的对撞能产生超短阿秒脉冲。
激光光学 束腰半径 电子辐射 圆偏振激光 数值模拟 laser optics beam waist radius electron radiation circularly polarized laser numerical simulation
根据激光与电子相互作用方程与电子辐射功率方程建立单电子对撞模型, 借助MATLAB软件模拟, 详细研究不同强度圆偏振激光脉冲作用下, 电子振荡辐射的三维空间分布特点。研究结果表明, 对撞电子的空间辐射最大值随激光强度的增大而增大。从三维空间图像特点来看, 随着激光强度的增大, 辐射圆锥面所围立体角不断扩大, 当振幅峰值由线性向非线性过渡时, 极角方向上的辐射值由平滑向出现波折转变, 方位角方向上由均匀向非均匀变化, 当归一化激光强度达到10时, 辐射方向近似垂直于运动方向呈平面。
圆偏振 激光强度 单电子模型 三维分布 数值模拟 circular polarization laser intensity single electron model 3D distribution numerical simulation
四川师范大学物理与电子工程学院，四川 成都 610101
近年来，超构表面(metasurface)作为一种人工二维结构由于其超薄的几何结构以及灵活的电磁调控能力受到了学界的广泛关注，如何进一步提高超构表面器件的性能成为了该领域的研究热点。悬链线电磁学(catenary electromagnetics)作为一类新兴的超构表面设计原理为设计高效率超构表面器件提供了新的思路和方法。本文提出了一种基于扭转悬链线结构的超构表面，其能够实现对不同旋向入射的圆偏振电磁波的高效选择性吸收。仿真结果表明所设计的器件在工作波长处对左旋圆偏振电磁波吸收率接近于1，而右旋圆偏振入射时吸收率小于22%，其对应的二向色性大于78%。同时，文章分析了产生高效率手性吸收的物理机制并且提出了一种基于该类结构的信息加密方法。该工作在手性成像与手性探测等领域具有一定的应用前景。
超构表面 悬链线结构 手性吸收 圆偏振 metasurface catenary structure chiral absorption circular polarization
利用经典系综方法，研究了氮气（N2）分子在周期量级双色反旋圆偏振激光场中的非序列双电离（NSDI），发现在确定的激光强度下，随着激光波长的增加，NSDI的产量明显减小，这是因为电子波包的扩散作用。研究发现NSDI电离机制受到激光波长的影响，随着激光波长的增大，碰撞激发电离越来越占主导，这与第一个电子的返回轨迹和返回能量有关。讨论了NSDI的电子动量分布，电子动量分布随激光波长有明显变化，激光波长越长，“旋转三瓣扇形”结构越明显。
原子与分子物理学 非序列双电离 双色反旋圆偏振激光场 碰撞激发电离 经典系综方法 动量分布 光学学报
2022, 42(21): 2102002
1 北京邮电大学理学院，北京 100876
2 北京石油化工学院致远学院，北京 102617
3 北京邮电大学电子工程学院，北京 100876
4 中国电信股份有限公司北京分公司，北京 100031
光的干涉图样携带了光波的振幅、频率、相位和偏振等重要的信息，而两束任意偏振态高斯光束干涉尚未被详细研究，因此研究高斯光束的偏振态与干涉图样之间存在的关联很有必要。本文利用光纤马赫-曾德尔干涉仪，对任意偏振态高斯光束空间干涉场进行了研究，得到了任意偏振态高斯光束干涉光强空间分布理论公式，并通过实验进行了验证。研究表明：两束偏振态完全相同高斯光束干涉，可以得到对比度为1的清晰干涉条纹图样；两束正交偏振态高斯光束无干涉现象，对比度为0；其他偏振条件下高斯光束干涉图样对比度介于0和1之间。本文理论和实验结果对于理解和应用偏振光干涉具有非常重要的意义。
物理光学 偏振光干涉 条纹对比度 椭圆偏振 圆偏振 光纤马赫-曾德尔干涉仪 激光与光电子学进展
2022, 59(21): 2126001
