摘要：在强激光与等离子体的相互作用中,通常能够产生时间尺度长达百纳秒量级的微波辐射,形成的复杂电磁环境会干扰或损坏机械电子设备,并给物理过程的准确认识与表征带来困难.然而,目前对于微波辐射的产生机制的研究还不够系统和完善.本文通过系统地改变纳秒激光与等离子体作用过程中入射的激光能量以改变入射激光强度,发现微波辐射强度随激光强度非单调变化.在较低的激光强度下,辐射强度随激光强度的增加先增加后减小,辐射场时间波形呈现连续振荡的特征,辐射频谱包含低于和高于0.3 GHz两部分分量;在较高的激光强度下,辐射强度随激光强度的增加而增加,辐射场时间波形表现为数十纳秒的单极性辐射,辐射频谱主要包括0.3 GHz以下的分量.分析表明,导致微波波形和频谱差别的原因是辐射机制发生了变化.在较低的激光强度下,微波辐射由偶极辐射和靶上电子束向真空出射共同作用产生,其中偶极辐射占主导;在较高的激光强度下,微波辐射主要由靶上电子束向真空出射产生.研究结果对于理解纳秒激光与等离子体相互作用过程中的微波辐射机制具有比较重要的意义,同时也为借助微波辐射诊断激光与等离子体相互作用过程中的逃逸电子、靶面鞘层场等问题提供了参考.

关键词：强激光 微波辐射 电磁干扰 纳秒激光等离子体 

单位：中国科学院物理研究所; 北京凝聚态物理国家研究中心; 北京100190; 中国科学院大学物理科学学院; 北京100049; 中国科学院国家天文台; 北京100012; 北京师范大学天文系; 北京100875; 中国科学院上海光学精密机械研究所; 高功率激光与物理国家实验室; 上海201800; 中国工程物理研究院上海激光等离子体研究所; 上海201800; 松山湖材料实验室; 东莞523808; 上海交通大学; IFSA协同创新中心; 上海200240