关键词： ELECTRON-BEAMS   DRIVEN   SIMULATIONS  

摘要： We study theoretically and numerically the acceleration of protons by a combination of laser radiation pressure acceleration and Coulomb repulsion of carbon ions in a multi-ion thin foil made of carbon and hydrogen. The carbon layer helps to delay the proton layer from disruption due to the Rayleigh-Taylor instability, to maintain the quasi-monoenergetic proton layer and to accelerate it by the electron-shielded Coulomb repulsion for much longer duration than the acceleration time using single-ion hydrogen foils. Particle-in-cell simulations with a normalized peak laser amplitude of a(0) = 5 show a resulting quasi-monoenergetic proton energy of about 70 MeV with the foil made of 90% carbon and 10% hydrogen, in contrast to 10 MeV using a single-ion hydrogen foil. An analytical model is presented to explain quantitatively the proton energy evolution; this model is in agreement with the simulation results. The energy dependence of the quasi-monoenergetic proton beam on the concentration of carbon and hydrogen is also studied.

关键词： Acceleration  

摘要： Recent experiments and simulations have demonstrated effective CO2 laser acceleration of quasi-monoenergetic protons from thick gaseous hydrogen target (of thickness tens of laser wavelengths) via hole boring and shock accelerations. We present here an alternative novel acceleration scheme by combining laser radiation pressure acceleration with shock acceleration of protons in a thin gaseous target of thickness several laser wavelengths. The laser pushes the thin gaseous plasma forward while compressing it with protons trapped in it. We demonstrated the combined acceleration with two-dimensional particle-in-cell simulation and obtained quasi-monoenergetic protons similar to 44 MeV in a gas target of thickness twice of the laser wavelength irradiated by circularly polarized CO2 laser with normalized laser amplitude a(0) = 10. (C) 2012 American Institute of Physics. [http:***/10.1063/1.4740053]

关键词： POLAR-MOLECULES   ATOMIC-BEAM   COLD   DECELERATION   CHEMISTRY   STATES   BAND  

摘要： We demonstrate deceleration of a beam of neutral strontium monofluoride molecules using radiative forces. Under certain conditions, the deceleration results in a substantial flux of detected molecules with velocities <= 50 m/s. Simulations and other data indicate that the detection of molecules below this velocity is greatly diminished by transverse divergence from the beam. The observed slowing, from similar to 140 m/s, corresponds to scattering >= 10(4) photons. We also observe longitudinal velocity compression under different conditions. Combined with molecular laser cooling techniques, this lays the groundwork to create slow and cold molecular beams suitable for trap loading.

关键词： 光辐射压力   光镊   光学升力   角动量   角谱理论   球差   像散  

摘要： 人们对光辐射压力的研究与应用越来愈广泛,光镊技术和光学升力是人们利用光辐射压力的两个重要方面,特别是光镊在微生物领域的运用,光镊不但可以无损伤的移动细胞完成基因融合,还能冷却和重新排列原子,而近两年才开始的光学升力的研究,对未来光对物体操控和微观机械力学的发展更是有着深远的意义。 本文首先根据里查德-沃耳夫矢量积分理论,研究了径向偏振光在大数值孔径透镜聚焦下,透镜球差和像散对瑞利粒子受到的光阱力的影响。研究结果表明,球差系数和像散系数的存在,改变了光阱力的大小,也影响了有效作用区域,还导致光阱中心发生偏移。而且正负球差系数对光阱力的影响并不总是对称的,正球差系数使得梯度力的零点位置往z轴正向偏移,负球差系数使得梯度力的零点位置往z轴负向偏移。通过改变适当的条件,可以改善球差系数和像散系数对光阱力的影响,这些结果对于光镊等精密仪器的操作具有参考价值。 其次应用平面波角谱理论,研究了在高斯光束的照射下,透明介质平板的受力分布。利用光压差产生光学升力,深入分析了光束的光腰半径、平板的摆放位置以及倾斜角度等参数对透明介质平板受力分布的影响。研究结果表明：适当选取光腰半径和摆放位置,平板受到的横向力可以增大到足以克服重力,使其在光束的照射下升起来。还可以通过缔造可以产生更大辐射力的光束的角谱方程,来返回推导并构造这一类型的激光光束,使其照射物体时,物体能够受到更大的光学升力。 然后研究了一特殊形状微型物体,在涡旋光束照射下的旋转情况。根据动量和角动量守恒定理,推导了微型物体在x、y和z方向上受力旋转的力矩公式。通过数值计算,得到了微型物体在不同表面倾斜角度的情况下,该微型物体旋转的特性。研究结果表明,由于涡旋光束的轨道角动量与光束动量的相互作用,改变涡旋光束的拓扑荷数,既可以使微型物体保持静止,也可以改变微型物体旋转的方向和旋转的速度。这对微观机械力学和其他高精密仪器的发展提供了理论依据。 最后研究了底面为钝角三角形三棱柱的光学升力及其旋转效应。从理论上证明了在某些特定的轰击角度下,这种三棱柱可以稳定的做垂直向上的运动,同时得到了使三棱柱稳定抬升的最佳角度。利用这种光压差,对任意形状的透明物体进行研究,研究结果对未来的航天领域、微观机械力学和医药等领域具有很重要的意义。此外,也可以通过理论分析,利用不同模式的光束进行照射,加大这种光压差,使透明物体受力更大。 论文所得到的这些结果为未来光操控物体提供了理论依据。

关键词： INDUCED BREAKDOWN SPECTROSCOPY   BULK AQUEOUS-SOLUTIONS   ABLATION   SAMPLES  

摘要： The effects of pressure on the optical emissions of a laser ablated zinc plate immersed in water have been investigated. Well defined emission spectra were observed from plumes generated directly underwater after excitation using a single laser pulse of duration < 10 ns. It was demonstrated that an increase in water pressure from 0.1 to 30MPa (300 atm) does not have any significant effect on the intensity, broadness, or fluorescence lifetime of the observed spectra. The results suggest that laser-induced breakdown spectroscopy is, in principle, a technique suitable for in situ elemental analysis of deep sea minerals. (C) 2011 The Japan Society of Applied Physics

关键词： 激光光阱   中性粒子   操作技术   微粒   评论   光辐射压力   微小粒子   生物科学  

摘要： 这是一本论述在激光辐射压力下微小中性粒子的光阱和光操作的著作。中性微粒的激光光阱和光操作技术是控制微小粒子的唯一途径。这些新实验方法在物理学和生物科学领域发挥了革命性作用。

关键词： 球面波场   光辐射压力   二能级原子   冷却原子   捕陷原子   力学效应  

摘要： 本文从理论上计算了原子在球面波场中的受力情况 ,计算结果表明 ,球面波冷却和捕陷原子的方法具有冷却原子的范围大和捕陷原子的数目多 ,冷却效率高等优点。

关键词： 球面波   光辐射压力   冷却   磁光阱   原子   力学效应  

摘要： 从理论上计算了原子在球面波场中的受力情况 ,提出具体球面波磁光阱 (MOT)的方案 ,计算结果表明 ,球面波冷却和捕陷原子的方法具有冷却原子的范围大和捕陷原子的数目多 ,冷却效率高等优点。并可极大地缩小装置的体积。

关键词： 激光捕获   强迫辐射   圆柱体   光学托举   几何光学  

摘要： 采用几何光学模型对圆柱体在激光辐射压力的作用下,产生的转动进行了详细地计算.为了能使圆柱体连续地转动,采用了四个激光束会聚在圆柱体上,并按一定顺序分别作用,使其完成连续地转动.利用文中给定的功率Pa与时间的关系以及当激光束功率不变时,圆柱体转动速度与时间的关系.

关键词： 原子光学   光辐射压力   激光衰波   激光驻波   反射   衍射  

摘要： 该文作者研究了激光衰波与驻波场作用下原子的波动性质.