近日，中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所高功率激光物理聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室在受激拉曼散射（stimulated Raman scattering, SRS）物理機(jī)制的研究中取得新進(jìn)展，發(fā)現(xiàn)一種新的受激拉曼散射的非本征模式，為非線性物理、非線性光學(xué)及慣性約束聚變等基礎(chǔ)領(lǐng)域的研究提供了新認(rèn)識。相關(guān)研究成果發(fā)表在《高功率激光科學(xué)與工程》上（High Power Laser Sci. Eng.）。

　　一般認(rèn)為，SRS發(fā)生在0.25臨界密度（n_c）以下，且只能通過本征模式激發(fā)。本征模式是電子等離子體波的固有模式，它與外在的驅(qū)動源無關(guān)，其頻率稱為本征頻率。一般的非線性振動都是驅(qū)動源與物體中的本征模式發(fā)生匹配，然后被共振放大。當(dāng)驅(qū)動強(qiáng)度很大時會激發(fā)所謂的“準(zhǔn)?！保皽?zhǔn)?！钡念l率與入射光的強(qiáng)度有關(guān)。該研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)入射光強(qiáng)度大于一定的閾值時，會激發(fā)一種新的SRS非本征模式。強(qiáng)激光在0.25n_c以上區(qū)域可以激發(fā)非本征靜電模式，這一模式的頻率固定為入射光頻率的一半，與等離子體的本征頻率和驅(qū)動源都沒有關(guān)系。同時，產(chǎn)生的靜電波和散射光的群速度都為0，因此可以在等離子體中形成電磁孤子和靜電孤子。這一過程在慣性約束聚變中會損耗泵浦激光的能量，同時產(chǎn)生大量的超熱電子。

　　研究團(tuán)隊(duì)從理論分析和數(shù)值模擬兩個方面介紹了這一新的SRS機(jī)制，兩者符合度好。模擬結(jié)果如圖所示，當(dāng)入射光強(qiáng)超過激發(fā)閾值，會發(fā)現(xiàn)有非本征SRS的激發(fā)。這一機(jī)制的提出對非線性物理的研究具有推動作用，并為慣性約束聚變研究中激光等離子體參量過程的認(rèn)識和抑制提供參考。

　　研究工作受到上海市揚(yáng)帆計劃、中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)（A類）等的支持。

　　論文鏈接 

　　非本征靜電模式的激發(fā)。等離子體密度n_e=0.26n_c。當(dāng)入射光幅度a₀=0.04時，由于沒有達(dá)到激發(fā)非本征SRS的閾值，在圖（a）中看不到明顯的不穩(wěn)定模式。當(dāng)入射光幅度提升至a₀=0.046時，可以在圖（b）中發(fā)現(xiàn)非本征靜電模式（k_ec,ω_e）=（0.86,0.5）ω₀，其對應(yīng)的散射光波矢分布如圖（c）所示（k_ec,ω_e）=（0.86,0.5）ω₀。圖（d）說明，非本征靜電模可以產(chǎn)生大量的超熱電子。