Введение 5
1 Аналитические и численные подходы для решения уравнений
Максвелла 18
1.1 Решение уравнений Максвелла в дальней зоне . . . . . . . . . . . 18
1.2 Решение уравнений Максвелла в ближней зоне . . . . . . . . . . . 24
1.3 Численные методы решения уравнений Максвелла. Метод конечных разностей во временной области . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
1.4 Метод частиц в ячейках . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
2 Генерация терагерцового излучения 30
2.1 Терагерцовое излучение в дальней зоне . . . . . . . . . . . . . . . 31
2.1.1 Выражение для токов, соотвествующих механизмам генерации . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
2.1.2 Генерация электромагнитного излучения ТГц диапазона . 35
2.1.3 Энергетические свойства излучения соответствующего различным механизмам генерации . . . . . . . . . . . . . . . . 39
2.2 Генерация ТГц излучения быстрыми электронами в ближней зоне 42
2.2.1 Генерация излучения импульсом тока быстрых электронов 44
2.2.2 Предельные случаи формы вылетающего заряда . . . . . . 46
2.2.3 Вылетающий заряд произвольной формы . . . . . . . . . . 52
2.2.4 Численное моделирование . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
2.2.5 Обсуждение результатов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
2.3 Экспериментальное подтверждение теории . . . . . . . . . . . . . 61
2.4 Основные результаты главы 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
3
3 Генерация поверхностных электромагнитных волн терагерцового диапазона 64
3.1 Генерация ПЭВ быстрыми электронами и разлетающейся в вакуум плазмой . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
3.2 Сравнение эффективности генерации ПЭВ быстрыми электронами и разлетающейся в вакуум плазмой. . . . . . . . . . . . . . . . 68
3.3 Уравнения для генерации электромагнитных полей при воздействии короткого лазерного импульса на плоскую мишень . . . . . 69
3.4 Возбуждение поверхностных электромагнитных волн термо-ЭДС 70
3.5 Сравнение энергий ПЭВ генерируемых термо-ЭДС и быстрыми
электронами. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76
3.6 Основные результаты главы 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79
4 Образование и эволюция электромагнитных поверхностных полей и поверхностных токов 80
4.1 Поляризационная волна при вылете из металлической мишени
лазерно-нагретых электронов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
4.1.1 Аналитическая теория процесса . . . . . . . . . . . . . . . 82
4.1.2 Численное моделирование . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90
4.2 Поляризация при быстром включении поля разделения заряда . . 96
4.2.1 Аналитическая теория процесса . . . . . . . . . . . . . . . 98
4.2.2 Численное моделирование . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103
4.3 Основные результаты главы 4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107
5 Применение цилиндрических мишеней для задач генерации ТГц
излучения 108
5.1 Эксперимент на сверхмощных установках . . . . . . . . . . . . . . 111
5.1.1 Облучение проволочных мишеней мощными лазерными импульсами многоканальных установок . . . . . . . . . . . . . 111
5.1.2 Моделирование эксперимента . . . . . . . . . . . . . . . . . 113
4
5.1.3 Результаты моделирования . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116
5.1.4 Увеличение эффективности генерации . . . . . . . . . . . . 121
5.2 Моделирования движения заряженных частиц вдоль проволок . . 122
5.2.1 Заключение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127
5.3 Основные результаты главы 5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128
Заключение 129
Список литературы 132
