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强激光与等离子体相互作用的研究是等离子体物理中的一个热点课题之一,它在X射线、高次谐波、激光等离子体加速器和快点火等方面都有很重要的应用.这些应用往往都要求激光能够进行长距离的传播,引入预等离子体通道可以很好地实现这一目标.另外,目前大多数的研究都集中在高斯激光束,对空心高斯激光(hollow Gaussian beam,HGB)的研究却很少,尤其是在锥形等离子体通道中的传播.锥形等离子体通道对提高激光等离子体加速器的性能等方面有重要的应用.所以本文主要研究了锥形等离子体通道对激光传播特性以及谐波产生的影响.1.在同时考虑了相对论效应、有质动力效应和通道效应的情形下,研究了HGB在锥形等离子体通道中的传播行为.运用傍轴近似的方法推导出了激光宽度参数演化的微分方程,然后从理论上得到了将HGB的传播行为分为散焦和聚焦的临界曲面.为了验证理论结果的正确性,对微分方程进行数值求解.结果发现HGB的聚焦能力与锥形等离子体的密度成正比,而随着激光阶数的增加,聚焦能力会减弱.此外,研究还发现在相同参数下高斯激光的聚焦能力与等离子体密度的横向分布有关.当横向等离子体密度分布均匀时,其聚焦能力比n=3的HGB的聚焦能力强,而当横向等离子体密度为抛物型时,结果相反.2.通过考虑有质动力自通道效应和通道聚焦效应,研究了高斯激光在锥形等离子体通道中二次谐波的产生.运用傍轴近似的方法得到了激光在锥形等离子体通道中传播的微分方程,发现激光的演化行为对介电函数有很强的依赖性.因此通过考虑有质动力自通道效应和通道聚焦效应得到了介电函数.另外,激光在等离子体中传播时会激发频率与泵浦波频率相同的等离子体波,这个等离子体波主要由两部分构成:一部分是由热等离子体导致的,有其自己的传播失量;另外一部分具有和泵浦波相同的传播失量.而激发的等离子体波与激光相互作用后产生了二次谐波.研究发现,在一定的参数下等离子体波会以类拍波的形式传播.而且在锥形等离子体通道中随着锥形等离子体密度的增加,激发的等离子体波和二次谐波的强度也不断增强.