2-41 用斜入射方法计算碳纤维靶的激光增益

盛家田 张国平 刘玮 杨明伦 叶春福

　　为了研究泵浦激光在圆柱靶里有折射情况下，激光光路、激光吸收、激光等离子体以及激光增益的变化规律，采用一维非平衡辐射流体力学程序。光子采用多群扩散，原子参数采用类氢近似下的修正。在计算方法上，将泵浦激光线聚焦的宽度按空间大小分成若干网格。这些网格点同圆柱的直径方向上的分点一一对应，其中每一点表示一类光线，每类光线的能量按它在激光线宽(x)所占的空间分额（D xi）平均Ei=D xi EL /x。EL是靶面上泵浦激光总能量。每类激光相对圆的径向有一个斜入射角q i 。

　　考虑了斜入射激光在等离子体临界面上的共振吸收,几何光学光线方程

r(s)是光线上某一点位置矢量，S是弧长， 是光线在等离子体内的折射系数。

　　共振吸收功率密度

，

Il是激光强度，v是激光频率，l是反转点到临界面的距离。物理模型为f 7m m圆柱碳靶，,泵浦激光脉冲半宽20ps，激光总能量20 J，激光功率密度1.6´10¹⁴W×cm10^-2, 激光波长0.53mm，线聚焦2.5cm×25mm。

　　计算结果表明线宽中心附近的激光受折射影响小，远离中心的激光影响较大。对于t=0.8,入射角qI=20° 时的共振吸收可到50%,激光总吸收系数18%～20%。该结果与不考虑折射的计算比较，激光等离子体的电子温度，电子密度以及碳粒子的裸核数下降。类H-C,n=2,3激光增益系数稍大，但是，增益系数的空间分布变得更窄，而且激光增益区域更靠近靶的外界面, 对低Z元素，p极化激光的共振吸收起重要的作用。该计算方法比较真实的描述了泵浦激光在圆柱体里传播行为以及产生等离子体变化特性。为实验提供更精确的理论实验模。