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强激光驱动固体靶产生高次谐波辐射的模拟研究的开题报告
一、研究背景
强激光驱动固体靶产生高次谐波辐射是一种重要的产生高能量粒子束和X射线的新型方法。随着实验技术的不断提升，该方法已被广泛应用于材料研究、地球物理学、生物医学、核物理等领域，成为重要的研究工具。高次谐波辐射的产生与驱动激光的特性、靶材料及其性质等相关因素密切相关，因此，对高次谐波辐射的模拟研究十分必要。
二、研究内容
本研究将重点探究强激光驱动靶材料产生高次谐波辐射的物理机制和数值模拟方法。具体研究内容如下：
1.利用时间分辨的二维非平衡原子中心密度泛函模型(TDDFT)模拟强激光场作用下固体靶材料的电子结构和动力学演化，分析其对高次谐波辐射特性的影响。
2.研究针对高次谐波辐射的光场设计和优化方法，探索驱动激光的波长、脉宽、激光强度等参数对高次谐波辐射的影响。
3.建立三维有限差分时间域(FDTD)模拟方法，研究强激光在靶材料内的传播和吸收情况，对高次谐波辐射模型进行数值模拟。
4.设计高次谐波辐射的实验装置和参数，对模拟结果进行验证和比对，提高模型的可靠性和准确性。
三、研究意义
本研究将深入研究强激光驱动靶材料产生高次谐波辐射的物理机制和数值模拟方法，对高次谐波辐射技术的发展具有重要意义：
1.进一步了解驱动激光的特性与靶材料之间的相互作用，有利于优化高次谐波辐射的光场设计和实验参数，提高高次谐波辐射的效率和能量。
2.为高次谐波辐射技术在材料研究、生物医学、核物理等领域的应用提供理论基础和数值模拟方法。
3.深入了解强激光与物质相互作用的物理机制，推动强激光及高能量粒子束在基础科学和应用领域的研究与发展。
四、研究方法
本研究主要采用数值模拟的方法进行研究，其中涉及到的模拟方法主要有：
1.时间分辨的二维非平衡原子中心密度泛函模型(TDDFT)
2.三维有限差分时间域(FDTD)模拟方法
3.高次谐波辐射实验装置和参数设计
五、研究计划
本研究拟于2021年7月开始，预计历时1.5年，研究计划如下：
2021.7-2021.9：文献调研和实验准备；
2021.10-2022.3：利用TDDFT模拟强激光场作用下靶材料的电子结构和动力学演化，分析其对高次谐波辐射特性的影响；
2022.4-2022.7：研究驱动激光的波长、脉宽、激光强度等参数对高次谐波辐射的影响，并进行优化；
2022.8-2022.12：建立三维有限差分时间域(FDTD)模拟方法，研究强激光在靶材料内的传播和吸收情况，对高次谐波辐射模型进行数值模拟；
2023.1-2023.6：设计高次谐波辐射的实验装置和参数，对模拟结果进行验证和比对；
2023.7-2023.12：总结研究成果，撰写论文并进行学术交流。