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在等离子体物理领域,强激光与等离子体相互作用可以产生太赫兹、X射线辐射等,太赫兹具有频率高、时间短,能量低等特点,可广泛应用于通信、天文、医学成像等领域。X射线激光优点有很多:高亮度、短脉宽、短波长、相干性等,广泛应用于各个领域,如医学、激光等离子体物理、材料科学等。本文开展的工作:(1)电子在线偏振和圆偏振激光驻波场中运动产生的太赫兹及X射线辐射研究;(2)激光与等离子体薄膜靶作用中电子束的运动及X射线辐射。 电子在线偏振激光驻波场中运动产生的太赫兹及X射线辐射研究:我们采用单电子模型,运用经典辐射理论,讨论了从不同位置入射的低能和高能电子在线偏振激光驻波场中能量增量,运动轨迹及速度,并观察了相应位置的电子的前向观测辐射谱。结果发现,低能电子沿Z轴正向(垂直于激光电场)入射时,随着激光光强的增大,当增大到相对论范围时,电子的运动轨迹发生了改变,运动轨迹从一维近周期运动演变为二维折叠运动,同时伴随着强太赫兹辐射的产生。从垂直方向入射的高能电子,随着激光光强的增大,产生的高频辐射强度也会增强,从平行方向入射的高能电子,在弱相对论光强的驻波场可以产生高频辐射。低能电子与线偏振激光驻波场的相互作用中,随着激光强度的增大,电子的运动轨迹、辐射频率和强度均会受到影响。在高能电子与线偏振激光驻波场的相互作用过程中,高频辐射的强度受激光强度的影响,辐射的频率受电子初始能量的影响,且当电子初始能量增强时,辐射频率会变大。不同的激光加速电子的方式,会使我们会得到不同能量的电子束,通过电子束与线偏振激光驻波场作用产生的辐射,可以使之成为太赫兹和X射线波段的辐射源。这些实验结果也可以为我们研究电子在激光驻波场中的辐射提供依据。 电子在圆偏振激光驻波场中的运动及辐射:当电子的初始能量不同时,会影响电子在圆偏振驻波场中的运动和辐射情况。结果表明,当驻波场空间长度增大时,电子辐射频率也随之增大,但辐射的最大频率是在电子加速达到最大(t在100个激光周期附近)时,说明电子在减速阶段辐射频率是下降的;同时产生的辐射频率随着电子的初始能量的增大而增大。 利用双靶方案对强激光与等离子体薄膜靶作用产生的X射线辐射及高密度电子束在驻波场中的运动进行了研究:我们在单靶模型基础上添加一个高密度的反射靶,通过高密度靶对驱动激光的反射来消除驱动激光和薄靶产生的电子层的横向动量,这样会提高光子的能量,同时减小X射线波长。同时由于高密度靶对驱动激光的反射与入射激光束在靶前方形成了激光的驻波场,我们利用超强激光与等离子体薄膜靶作用产生的高密度电子束研究了其在高密度靶前驻波场里的运动。 本文主要由以下五部分组成,第一章为绪论,包括电磁辐射中的超短波长X射线辐射及太赫兹辐射的产生及应用、激光与单电子作用的研究进展及应用、激光与等离子体的相互作用进展、超强激光与等离子体相互作用中高能电子束及短波长辐射的产生等。第二章研究了电子在线偏振激光驻波场中的运动及产生的太赫兹辐射及X射线辐射。第三章研究了电子在圆偏振激光驻波场中的运动及辐射。第四章研究了激光与等离子体薄膜靶作用中电子束的运动及X射线辐射。第五章为总结与展望。