为研究惯性约束聚变(ICF)快点火的可能性,对相对论参数范围内激光等离子体相互作用作了大力研究。用超强激光系统和“网格粒子数”(PIC)模拟编码,研究了相对论激光自聚焦,超热电子、离子和中子产生。实验用具有1053 nm激光波长、50 J能量和0.5～1 ps脉宽的超强激光完成 ,激光强度为10 19W/cm2。大多数激光打靶在具有100 μm等离子体标尺长度的预等离子体条件下进行。在预等离子体内激光脉冲行为的研究中观察到一个特别模式,激光一路穿透预等离子体到达原始平面靶面。在这些发射中,观察到

在超短超强激光与固体薄膜靶相互作用研究中, 实验上首次观测到了沿靶面方向发射的高能超热电子束。该电子束只有在等离子体电子密度标长较短的条件下才会出现。理论模拟表明, 靶表面电磁场的约束作用是产生此电子束的主要原因。这一结果有助于加深对激光惯性约束聚变快点火实验中的锥靶物理过程的理解, 并有潜在的应用前景。

利用相对论电磁粒子模拟程序研究了超强激光与等离子体相互作用过程中产生的自生磁场和电子热输运特性。讨论了自生磁场产生机制和非线性饱和过程。给出了自生磁场的线性增长率和各向异性参数之间的函数关系，用Spitzer-Harm理论分析了电子热传导中能量的运输情况，观察到由激光的非等方加热引起的电子纵向加热现象。细致研究这些过程对更好的理解快点火物理中自生磁场的产生、超热电子热输运等过程有重要意义。

选用不同类型的等离子体薄靶，用二维particle-in-cell(PIC)粒子模拟方法系统研究了超强激光脉冲与等离子体薄靶相互作用中产生的自生磁场和质子加速行为，结果发现：当功率密度为1020 W/cm2的超强激光与等离子体薄靶相互作用时，由于等离子靶面所产生的自生磁场作用使产生的质子分布呈现空间定向发射，发射的方向和高能质子能量与等离子体靶面密切相关，能量越高发散角越小，而质子加速越好。在圆形薄靶中质子最大能量达到41.1 MeV。研究结果对惯性纳米聚变快点火和肿瘤治疗等方面具有重要的应用价