ИССЛЕДОВАНИЕ УСИЛЕННОГО СПОНТАННОГО ИЗЛУЧЕНИЯ РЕНТГЕНОВСКОГО ЛАЗЕРА С ПОМОЩЬЮ УРАВНЕНИЯ ДЛЯ ПОПЕРЕЧНОЙ КОРРЕЛЯЦИОННОЙ ФУНКЦИИ ПОЛЯ
Стариков Ф.А.

Поступила в редакцию: 22 Июня 1999

PACS: 42.25.Kb, 42.55.Vc

DJVU (270.8K)

PDF (547.8K)

Для исследования яркости, угловой расходимости и пространственной когерентности усиленного спонтанного излучения в лабораторном рентгеновском лазере разработана физическая модель, основанная на решении квазиоптического уравнения для поперечной корреляционной функции (ПКФ) амплитуды поля. В модели учитывается спонтанный источник излучения, дифракция, регулярная рефракция, регулярное усиление с учетом насыщения, нерезонансное поглощение, рассеяние на мелкомасштабных флуктуациях электронной плотности и коэффициент усиления, рассеяние на случайных осевых отклонениях протяженной плазменной среды рентгеновского лазера. Установлено, что ПКФ-метод позволяет получить конечный результат существенно быстрее, чем базовый метод статистических испытаний параболического уравнения для амплитуды поля. Вследствие статистической линеаризации уравнения для поперечной корреляционной функции при насыщении усиления этот метод завышает абсолютные значения средней интенсивности усиленного спонтанного излучения, однако максимальное завышение не превышает 10%. Найдено, что флуктуации оптических параметров среды рентгеновского лазера ухудшают качество пучка усиленного спонтанного излучения, являются аналогом нерезонансного поглощения с точки зрения влияния на его яркость и поэтому снижают наблюдаемый коэффициент усиления. При этом для характерных условий рентгеновского лазера с квазистационарной схемой генерации вклад мелкомасштабных флуктуаций коэффициента усиления и случайных осевых отклонений плазменного шнура лазера в рассеяние усиленного спонтанного излучения существенно меньше вклада мелкомасштабных флуктуаций плотности. Проведены расчеты усиленного спонтанного излучения в рентгеновском лазере, который получен при одностороннем облучении изогнутой мишени и имеет асимметричный профиль электронной плотности плазмы в зоне усиления. Показано, что в режиме насыщения усиления можно существенно увеличить длину когерентности и когерентную мощность усиленного спонтанного излучения, реализуя в зоне усиления выпуклый профиль электронной плотности вместо типичного вогнутого профиля. Найдено, что данный эффект улучшения когерентности реализуется лишь при условиях, когда характерная глубина мелкомасштабных флуктуаций плотности не превышает нескольких процентов от типичных регулярных значений плотности в зоне усиления.