中文摘要：

本课题拟利用波长远大于电离光的探针光对相对论电离波前导致的频率转换现象进行比较系统的研究，理论上用不同于前人的方法推导出二维作用时的频率上移公式并得到反射、透射及其他模式的系数，实验上希望观察到明显的透射上移，甚至频率显著上移后的反射光，并通过频率变换研究电离波前性质。关于电磁波与相对论电离波前相互作用的问题，到目前为止，理论和实验上的研究都很不充分。研究其中所包含的丰富物理内容，对将来可能开展

结论摘要：

项目围绕电磁波与相对论电离波前的相互作用，进行了理论和实验研究。理论上得到了二维作用五种情况下的频率变换公式，指出除了频率上移，在特定条件下，还会发生频率下移；得到TE偏振电磁波斜入射时电离波前的反射系数、透射系数和静磁场系数，指出在等离子体密度较低时，会出现反射波完全消失的情况；指出要从实验上观测透射波显著的频率上移，除要选取合适的入射角，还必须提高电离波前的相对等离子体密度。建立了紫外飞秒－可见光纳秒激光与高密度超音速喷气作用的实验系统，利用飞秒激光与不同密度的氦气和氩气射流作用，对飞秒激光电离气流产生相对论电离波前的过程和频率上移现象进行了研究。实验测量了由于飞秒激光超快电离引起的自身光谱蓝移。在纳秒探针激光与电离波前相互作用实验中，观察到飞秒－纳秒双激光脉冲导致的等离子体辐射增强效应，但没有测量得到纳秒探针光的明显频率上移。对248nm，500fs激光脉冲产生的电离波前过程进行了数值模拟，得到了气体电离形成的相对论波前的等离子体密度分布与激光参数的关系，指出等离子体密度梯度大的电离波前需用更短的激光脉冲电离更高密度的气体产生，并且也利于在实验上测量到显著的电磁波频率上移。