粒子模拟程序的发展及其在激光等离子体相互作用研究中的应用

计算物理 ›› 2008, Vol. 25 ›› Issue (1): 43-50.

粒子模拟程序的发展及其在激光等离子体相互作用研究中的应用

陈民, 盛政明, 郑君, 马燕云, 张杰

中国科学院物理研究所北京凝聚态物理国家实验室, 北京 100080

收稿日期:2006-10-19 修回日期:2007-03-27 出版日期:2008-01-25 发布日期:2008-01-25
作者简介:陈民(1979-),安徽马鞍山,博士生,主要从事相对论激光等离子体相互作用中的粒子加速及高能粒子输运等方面的研究.
基金资助:
国家自然科学基金(批准号:10335020);国家杰出青年科学基金(批准号:10425416);国家"八六三"高技术惯性约束聚变主题和科学院知识创新工程资助项目

Development and Application of Multi-dimensional Particle-in-cell Codes for Investigation of Laser Plasma Interactions

CHEN Min, SHENG Zhengming, ZHENG Jun, MA Yanyun, ZHANG Jie

Laboratory of Optical Physics, Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100080, China

Received:2006-10-19 Revised:2007-03-27 Online:2008-01-25 Published:2008-01-25

摘要/Abstract

摘要： 介绍针对超短超强激光脉冲与等离子体相互作用研究的多维粒子模拟程序KLAP.在其一维程序KLAP1D中,考虑场电离、碰撞离化及两体碰撞效应后,程序可以用于研究短脉冲激光与中性物质的相互作用.在其三维程序KLAP3D中,为了研究加速能量达GeV的长距离激光尾波场加速问题,程序采用移动窗口技术,使得模拟尺度可以达到厘米量级.同时介绍了利用KLAP程序得到的有关THz辐射、激光与中性气体相互作用中的脉冲及离化波前演化、激光固体靶作用中表面电子加速及激光尾波场加速的研究实例.

关键词: 粒子模拟, 等离子体, 超短超强激光, 并行计算, 移动窗口

Abstract: A multi-dimensional particle-in-cell code KLAP is introduced. Field ionization, impact ionization and two body collision are considered in a one-dimensional code. Moving window technology is used in a three-dimensional code to study laser wakefield acceleration in GeV region. Terahertz radiation, laser propagation in neutral gas medium, surface electron acceleration as well as GeV electron generation in laser wakefield acceleration are studied.

Key words: particle-in-cell simulation, plasma, ultrashort and uhraintense laser, parallel computing, moving window

中图分类号:

陈民, 盛政明, 郑君, 马燕云, 张杰. 粒子模拟程序的发展及其在激光等离子体相互作用研究中的应用[J]. 计算物理, 2008, 25(1): 43-50.

CHEN Min, SHENG Zhengming, ZHENG Jun, MA Yanyun, ZHANG Jie. Development and Application of Multi-dimensional Particle-in-cell Codes for Investigation of Laser Plasma Interactions[J]. CHINESE JOURNAL OF COMPUTATIONAL PHYSICS, 2008, 25(1): 43-50.

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