《現代應用物理學叢書：激光等離子體推進技術》共分為四章，第一章針對激光等離子體推進領域的研究進展進行了全面闡述，特別是對激光等離子體推進技術的工作原理，工作模式，靶的設計，靶動量探測方法，各種能量吸收機制等進行了總結和探討，第二章在對激光擊穿大氣產生的沖擊波進行分析的基礎上，對常見靶材產生的等離子體的沖量進行了實驗測量和分析，重點研究了側向約束與法線方向約束下等離子體的燒蝕特征，第三章以液體靶材為燒蝕對象，針對燒蝕過程中存在的濺射現象造成的推進比沖低的缺點，提出了通過提高液體的黏度系數來提高比沖的方法，并研究了液體黏性與濺射特征量之間的關系，第四章探討飛秒脈沖激光在大氣中的傳輸機制，特別是長距離等離子體通道內光絲的形成機理，并結合國內外飛秒激光在等離子體推進領域的研究情況，就不同靶材在飛秒激光燒蝕下的推進效果進行了探討。
前言
第一章 激光等離子體推進技術研究進展
1.1 激光等離子體推進技術
1.1.1 激光等離子體推進技術的工作原理和發展現狀
1.1.2 激光推進的技術難點和研究熱點
1.2 強激光與靶作用中的吸收機制
1.2.1 逆軔致吸收
1.2.2 共振吸收
1.2.3 真空加熱
1.2.4 J×B加熱機制
1.2.5 反常趨膚效應
1.3 激光等離子體微推進技術
1.3.1 特點
1.3.2 工作原理
1.3.3 工作模式
1.3.4 激光微推力器的設計
1.3.5 性能參數測量
1.3.6 靶材燒蝕性能及設計
1.3.7 關鍵技術
1.4 存在問題
參考文獻
第二章 激光與固體靶相互作用
2.1 激光在空氣中擊穿后產生的沖擊波微結構
2.1.1 實驗裝置
2.1.2 實驗結果和分析
2.2 激光推進中的靶材
2.3 激光與固體靶的相互作用
2.3.1 實驗裝置
2.3.2 靶材對靶動量的影響
2.3.3 環境氣壓對靶動量的影響
2.3.4 靶材和環境氣壓對比沖的影響
2.4 聚酰亞胺薄膜的燒蝕推進特性
2.4.1 實驗裝置
2.4.2 實驗結果和討論
2.4.3 其他高分子材料的燒蝕推進
2.5 激光與靶相互作用中的約束燒蝕
2.5.1 等離子體的自由膨脹過程
2.5.2 側向約束
2.5.3 法線方向的約束燒蝕
2.6 約束燒蝕中等離子體的時空演化
2.7 預脈沖對動量耦合系數的影響
參考文獻
第三章 激光與液體相互作用
3.1 液體靶材的研究進展
3.1.1 體狀液體靶研究
3.1.2 膜狀液體靶研究
3.1.3 滴狀液靶研究
3.1.4 高黏度液體靶材研究
3.2 激光在液體介質中引致的擊穿現象
3.2.1 激光擊穿閾值理論模型
3.2.2 擊穿現象的判據
3.2.3 影響激光擊穿閾值的因素
3.2.4 等離子體在液體中的膨脹和發光
3.2.5 氣蝕空泡和液體射流現象
3.2.6 能量轉化效率
3.2.7 存在的問題
3.3 等離子體推進中的水約束燒蝕
3.3.1 實驗裝置
3.3.2 結果及探討
3.3.3 理論計算
3.4 透射式約束燒蝕推進
3.4.1 實驗布局
3.4.2 實驗結果和討論
3.5 液體黏度系數對燒蝕特征的影響
3.5.1 耦合系數及比沖
3.5.2 發散角及燒蝕壓
3.6 液體擊穿中的聲波測量
參考文獻
第四章 飛秒激光等離子體推進
4.1 超短脈沖在大氣中的傳輸
4.1.1 基本原理及傳輸機制
4.1.2 通道內的復合和輻射機制
4.1.3 錐角輻射的產生
4.1.4 超連續譜和白光
4.1.5 三次諧波的產生
4.1.6 太赫茲輻射
4.1.7 等離子體通道中的細絲
4.2 細絲的特征及分析
4.2.1 細絲的多次自聚焦現象及傳輸過程的優化
4.2.2 影響細絲形成和傳輸的幾種因素
4.2.3 通道中光絲間相互作用的解釋
4.3 等離子體通道的診斷方法
4.3.1 聲學測量方法基本原理
4.3.2 應用測量
4.4 飛秒激光燒蝕推進研究進展
4.4.1 實驗研究
4.4.2 實驗結果和分析
4.5 飛秒激光的約束燒蝕
參考文獻
《現代應用物理學叢書：激光等離子體推進技術》：
第一章 激光等離子體推進技術研究進展
1.1激光等離子體推進技術
“你希望我們的孩子坐著激光束去太空旅行嗎，”是著名學者Phipps在2004年國際激光束能量推進會議上提到的一句話，這句話以幽默的方式表達了人們對激光等離子體推進技術在航空航天領域應用的一種期待，同時表明了激光等離子體推進技術未來的發展目標，傳統的化學燃料驅動火箭升空的技術由于其昂貴的發射費用，低的載荷比，復雜的發射操作運轉模式，重復使用困難等缺點而一直困擾著人們對太空的進一步探索，但隨著激光技術與航天技術的飛速發展，激光等離子體推進作為一種先進推進技術逐步呈現出其他推進技術不可比擬的優勢和發展前景，本章首先對激光等離子體推進技術的工作原理，特點，研究現狀，研究熱點等問題進行總結介紹。
傳統的飛行器及火箭的驅動都是通過化學燃料的燃燒來實現的，但是燃料本身所固有的一些特性如化學能，燃燒溫度和效率等限制了飛行器在更為深遠的星際航行中的應用，從地面發射飛行器至地球低軌軌道，費用大概是15000美元/千克，而發射至同步軌道則更貴，高昂的發射費用，進一步限制了更大規模的商業航天活動，要使單位質量的推進劑攜帶更多的能量，產生更大的推力，只有借助外部的能量注入\[1\]，在2002年的Applied Physics Letters上有一篇論文報道了用激光產生的等離子體驅動紙飛機模型的實驗\[2\]，雖然采用的飛機模型的重量只有零點幾克，沒有真正的實用價值，但是它卻對傳統的化學燃料驅動技術提出了挑戰，其實，早在1972年，美國學者Kantrowitz就首先提出了利用激光燒蝕產生的等離子體來代替化學燃料推進空間飛行器的設想\[3\]，圖1.1為Kantrowitz本人照片及1972年的論文，在文章中他說：“這篇文章的目的是為了喚起人們對一種基于高功率激光推進系統的注意，眾所周知，激光可以遠距離燒蝕物體，當激光的強度足夠高的時候，這種燒蝕可以非常迅速并產生以超音速噴射的氣體，更高的激光功率可以使氣體電離，產生非常高的比沖，而這種噴射氣體將會產生化學火箭一樣的推力”。
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