本發(fā)明屬于電磁脈沖，尤其涉及一種通過激光與金絲靶作用產生寬頻譜超強電磁脈沖的方法。

背景技術：

1、電磁脈沖是一種非常重要的能量釋放形式，在國防科技和天體物理等領域扮演著至關重要的角色。為了實現(xiàn)高功率的電磁脈沖輻射技術，科研人員一直在尋求新的方法。傳統(tǒng)的電脈沖激勵方式通常需要復雜的高壓強流電裝置，但受到電阻效應的影響，部分能量會轉化為熱量而損失，導致系統(tǒng)出現(xiàn)過熱故障，限制了能量轉換的效率，產生電磁脈沖信號強度受到限制。

2、相比之下，利用激光產生電磁脈沖具有明顯的技術優(yōu)勢。首先，激光產生的電磁脈沖具有高功率密度、高轉換效率和靈活的調節(jié)方式。其次，隨著激光注入功率的增加，產生的電磁脈沖輻射功率也會相應增加。當強激光照射金屬靶時，會在極短時間內使其氣化并形成等離子體。這些等離子體吸收激光能量并持續(xù)加熱，因解除了原子間的相互約束，自由電子和離子在空間中加速運動，產生電磁輻射，從而將激光能量有效地轉換成電磁輻射。與傳統(tǒng)的電路激勵相比，這種方法不會受到電路熱耗散和載荷約束的影響，因此能量轉換效率大大提高。

3、此外，激光與金屬靶相互作用的變化也會對電磁脈沖轉換效率產生影響。目前通過研究激光參數和金屬靶的變化，發(fā)現(xiàn)金屬靶多采用平面靶來研究電磁脈沖特性，然而，平面靶調制激光能量分布、約束等離子體行為的能力較弱，也無法形成特殊邊界增強輻射效應。

技術實現(xiàn)思路

1、為解決電磁脈沖能量轉換效率低的問題，基于特殊結構靶的特點，本發(fā)明提供一種通過激光與金絲靶作用產生寬頻譜超強電磁脈沖的方法，可產生強度可達上百kv/m的寬頻譜超強電磁脈沖信號。

2、一種通過激光與金絲靶作用產生寬頻譜超強電磁脈沖的方法，將皮秒激光器產生的皮秒激光入射至金絲靶，使得金絲靶在皮秒激光的作用下產生寬頻譜超強電磁脈沖；其中，皮秒激光的入射方向與金絲靶垂直，金絲靶的直徑大于激光焦斑的直徑，金絲靶為空心金絲靶或實心金絲靶。

3、進一步地，所述皮秒激光器產生的皮秒激光的能量為100j，脈寬為1.5ps，焦斑直徑為40μm。

4、進一步地，所述金絲靶的長度、直徑、壁厚可以根據實際需求進行調整。

5、進一步地，所述金絲靶的長度為500μm。

6、進一步地，所述金絲靶的直徑為50μm。

7、進一步地，所述金絲靶的壁厚為5μm。

8、進一步地，所述金絲靶放置于激光裝置的中心位置，調整皮秒激光的入射位置，使其在距金絲靶端頭100μm的位置處與金絲靶相互作用。

9、進一步地，所述金絲靶通過金屬支撐桿固定在激光裝置的靶架上，通過調整金屬支撐桿的安裝角度來使入射的皮秒激光法線垂直于金絲靶。

10、有益效果：

11、1、本發(fā)明提供一種通過激光與金絲靶作用產生寬頻譜超強電磁脈沖的方法，通過皮秒激光與金絲靶的相互作用，金絲靶吸收皮秒激光的能量產生等離子體膨脹，同時沿著激光傳播方向大量電子克服勢壘向外逃逸振蕩，從而獲取寬頻譜的超強電磁脈沖信號電磁脈沖；相比傳統(tǒng)的電磁脈沖產生方法，本發(fā)明采用的金絲靶是一種特殊結構的靶型，具有優(yōu)良的調制激光能量分布、約束等離子體行為的能力，并能夠成特殊邊界增強輻射效應，能量轉換效率高，從而使得本發(fā)明產生的電磁脈沖信號強度可達上百kv/m，且電磁脈沖頻率分布在0-2.5ghz，可應用于超快光學、等離子體物理、激光等離子體加速器等多種領域。

12、2、本發(fā)明提供一種通過激光與金絲靶作用產生寬頻譜超強電磁脈沖的方法，金絲靶的構型為空心靶，空心靶將內部空氣作為吸收激光能量后產生的等離子體的導通介質，能夠大大減小對熱電子逃逸勢壘的影響，從而使得在皮秒激光與空心絲靶相互作用時能夠產生更高能量和更多數量的逃逸熱電子，進而獲取更強的電磁脈沖信號。

13、3、本發(fā)明提供一種通過激光與金絲靶作用產生寬頻譜超強電磁脈沖的方法，金絲靶的直徑大于激光焦斑直徑，減少了入射激光的泄露，大大提高了金絲靶對激光能量的吸收率，進而增強產生的電磁脈沖信號。

14、4、本發(fā)明提供一種通過激光與金絲靶作用產生寬頻譜超強電磁脈沖的方法，金絲靶的長度、直徑、壁厚可以根據實際需求進行調整，能夠適應不同場合的實驗條件。

15、5、本發(fā)明提供一種通過激光與金絲靶作用產生寬頻譜超強電磁脈沖的方法，皮秒激光的入射方向與金絲靶垂直，能夠使得產生的電磁脈沖信號的極化方向更集中于激光傳播方向，從而增強所產生的電磁脈沖信號的強度。

技術特征：

1.一種通過激光與金絲靶作用產生寬頻譜超強電磁脈沖的方法，其特征在于，將皮秒激光器產生的皮秒激光入射至金絲靶，使得金絲靶在皮秒激光的作用下產生寬頻譜超強電磁脈沖；其中，皮秒激光的入射方向與金絲靶垂直，金絲靶的直徑大于激光焦斑的直徑，金絲靶為空心金絲靶或實心金絲靶。

2.如權利要去1所述的一種通過激光與金絲靶作用產生寬頻譜超強電磁脈沖的方法，其特征在于，所述皮秒激光器產生的皮秒激光的能量為100j，脈寬為1.5ps，焦斑直徑為40μm。

3.如權利要去1所述的一種通過激光與金絲靶作用產生寬頻譜超強電磁脈沖的方法，其特征在于，所述金絲靶的長度、直徑、壁厚可以根據實際需求進行調整。

4.如權利要去3所述的一種通過激光與金絲靶作用產生寬頻譜超強電磁脈沖的方法，其特征在于，所述金絲靶的長度為500μm。

5.如權利要去3所述的一種通過激光與金絲靶作用產生寬頻譜超強電磁脈沖的方法，其特征在于，所述金絲靶的直徑為50μm。

6.如權利要去3所述的一種通過激光與金絲靶作用產生寬頻譜超強電磁脈沖的方法，其特征在于，所述金絲靶的壁厚為5μm。

7.如權利要去1所述的一種通過激光與金絲靶作用產生寬頻譜超強電磁脈沖的方法，其特征在于，所述金絲靶放置于激光裝置的中心位置，調整皮秒激光的入射位置，使其在距金絲靶端頭100μm的位置處與金絲靶相互作用。

8.如權利要去7所述的一種通過激光與金絲靶作用產生寬頻譜超強電磁脈沖的方法，其特征在于，所述金絲靶通過金屬支撐桿固定在激光裝置的靶架上，通過調整金屬支撐桿的安裝角度來使入射的皮秒激光法線垂直于金絲靶。

技術總結
本發(fā)明提供一種通過激光與金絲靶作用產生寬頻譜超強電磁脈沖的方法，通過皮秒激光與金絲靶的相互作用，金絲靶吸收皮秒激光的能量產生等離子體膨脹，同時沿著激光傳播方向大量電子克服勢壘向外逃逸振蕩，從而獲取寬頻譜的超強電磁脈沖信號電磁脈沖；相比傳統(tǒng)的電磁脈沖產生方法，本發(fā)明產生的電磁脈沖信號強度可達上百kV/m，能量轉換效率高，電磁脈沖頻率分布在0?2.5GHz，可應用于超快光學、等離子體物理、激光等離子體加速器等多種領域。

技術研發(fā)人員：李廷帥,謝佳節(jié),牛愛慧,鄧志剛,周維民
受保護的技術使用者：電子科技大學
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/10/10