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强激光(功率密度≥1012W/cm2)与物质相互作用时,物质会被电离成等离子体,从而表现为激光与等离子相互作用(LPI),产生大量的非线性现象,如自聚焦、成丝、受激拉曼散射(SRS)和受激布里渊散射(SBS)等。随着激光技术的发展,对于激光等离子体相互作用中的非线性影响日益深入,其中的自聚焦由于产生种类繁多、形成机制多样,以及在当前重大工程如激光惯性约束聚变、快点火和激光粒子加速等方面产生重要影响而成为温密等离子体领域研究的热点。本文采用强激光(功率密度>1012W/cm2)与物质相互作用形成的高温高密等离子体为研究系统,基于等离子体物理、电磁理论和流体力学等领域中的理论体系。主要采用傍轴理论、高阶傍轴理论、WKB近似和数值模拟等方法研究了强激光与等离子体相互作用中的自聚焦,并围绕自聚焦的形成机制、普遍规律和影响自聚焦各因素方面进行了系统的研究。其研究工作主要围绕在有质动力、相对论非线性因素和碰撞非线性效应等决定下的不同等离子体系统中的自聚焦,具体内容包括以下几个部分:(1)考虑有质动力,应用非傍轴射线理论和WKB近似,研究了在激光与等离子体相互作用的成丝过程中异常裂环的形成。(2)以相对论激光与指数衰减型欠稠密非均匀等离子体和周期性密度波动的等离子体相互作用为研究系统,对激光在等离子体中传播的理论进行探讨。(3)基于强相对论激光与等离子体相互作用为研究系统,研究了超相对论激光等离子体相互作用中的激光束成丝和成丝不稳定性。(4)采用流体力学,结合等离子物理和电磁理论,研究了在周期性密度波动的碰撞等离子体的自聚焦。综合结果表明,在激光-等离子体相互作用的系统中,激光束将会出现成丝、异常分裂环、相对论自聚焦等多种现象,离轴分量的改变会导致异常分裂环的形成及变化;在指数衰减型欠稠密非均匀等离子体中,自聚焦的强度保持相对稳定,而在周期性密度波动的等离子体中,自聚焦则呈现出准周期性变化;等离子体的非均匀性会影响光束成丝及其不稳定性;在碰撞非线性效应和周期性密度波动的共同影响下,稳定的自聚焦,自散焦,以及碰撞自聚焦这三种现象会交替出现。本文针对自聚焦的研究在理论上丰富了激光-等离子体相互作用中的自聚焦物理,同时也为ICF、激光粒子加速等实验中有效控制自聚焦提供有益的参考。