Control of energy distribution of the proton beam with an oblique incidence of the laser pulse
利用三维粒子模拟方法研究了激光脉冲斜入射双层靶对质子的加速作用。结果表明，质子束能散随激光照射位置的变化而变化，在某一位置处达到最小值。这提供了一种控制质子能谱的方法。我们表明，通过适当地调整第二质子层的大小和位置，可以获得具有小得多的能量扩展的高能质子。
2009-01-07 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Laser Shaping and Optimization of the Laser-Plasma Interaction
研究了激光尾场加速器中激光与等离子体之间的能量传递物理。我们发现，尾流激发任意形状的激光可以参数化使用的总脉冲能量和脉冲耗尽长度。确定产生所需的等离子体激发的激光轮廓的技术开发。我们表明，通过适当地塑造驱动激光脉冲的纵向轮廓，有可能最大化的Transformer比和尾波振幅，实现最佳的激光等离子体耦合。在激光与等离子体相互作用的非线性区域，导出了相应的激光脉冲族。这种形状通过允许激光脉冲内的均匀光子减速而提供了尾流场的大小和加速级的效率的理论上限。我们还构建了现实的最佳脉冲形状，可以产生在有限带宽的激光系统，并提出了一个双脉冲尾流放大方案使用的最佳解决方案。
2000-08-09 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Focusing of a Long Relativistic Proton Bunch in Underdense Plasma
讨论了长相对论质子束团在欠密等离子体中传输时所经历的聚焦效应。我们表明，与2D准静态模拟的等离子体的存在下的束的响应提供了一个聚焦力的质子。我们讨论了等离子体的有限横向尺寸对过程动力学的影响，并介绍了欧洲核子研究中心AWAKE实验中进行的测量。
2023-02-08 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Plasma wakefield excitation by incoherent laser pulses: a path towards high-average power laser-plasma accelerators
在激光等离子体加速器（LPA）中，在等离子体中传播的短而强的激光脉冲驱动尾场（具有相对论相速度的等离子体波），该尾场可以维持极大的电场，从而实现紧凑的加速结构。潜在的LPA应用包括紧凑型辐射源和高能线性对撞机。我们提出并研究了由大量低能激光脉冲（即，而不限制脉冲相位）。我们表明，尽管在由脉冲所占据的体积内的电磁场的非相干性质，激发的尾场是定期的，其振幅是可比的或等于使用一个单一的，相干的脉冲具有相同的能量。这些结果为下一代基于LPA的应用提供了一条途径，其中非相干组合的多个脉冲可以实现高重复率、高平均功率的LPA。
2014-04-17 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Effect of the laser wavefront in a laser-plasma accelerator
利用kHz、几毫焦耳的激光脉冲在低密度等离子体中聚焦产生高重复频率的电子源。这种高强度的激光等离子体相互作用导致稳定的电子束在几个小时内，但具有惊人的复杂的横向分布，即使是质量好的激光焦斑。实验数据的分析，以及PIC模拟的结果证明了激光波前对电子加速的作用。激光波前的畸变导致散焦激光分布的空间不均匀性，因此，激光脉冲驱动不均匀的横向尾场，其聚焦/散焦特性影响电子分布。这些发现解释了实验结果，并提出了通过剪裁激光波前来控制激光等离子体加速器中电子空间分布的可能性。
2015-01-23 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Laser-plasma acceleration in a conical plasma channel with longitudinally inhomogeneous plasma profile
本文研究在纵向非均匀等离子体密度的锥形通道中提升激光等离子体加速性能，证明该结构能维持自注入束团加速相位并压缩激光脉冲，从而显著提高加速梯度和束团纵向动量。
2025-06-04 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Numerical Studies of Electron Acceleration Behind Self-Modulating Proton Beam in Plasma with a Density Gradient
目前在圆形加速器中可用的高能质子束携带足够的动量，可以将高强度的电子和正电子束加速到TeV的能量尺度，在几百米的等离子体中，密度约为1 e15 1/cm^3。然而，在这种密度下的等离子体波长比高能质子束的典型纵向尺寸短100-1000倍。因此，长质子束（~10 cm）在等离子体中的自调制不稳定性（SMI）应被用来创建微束团的训练，然后驱动等离子体尾流共振。改变等离子体密度分布提供了一种简单的方法来控制SMI的发展和粒子在此过程中的加速。我们提出了模拟的可能使用的等离子体密度梯度作为一种方式来控制电子束的加速在SMI的发展过程中的400 GeV的质子束在10米长的等离子体。本文的工作是在欧洲核子研究中心质子驱动等离子体尾场加速的原理验证实验AWAKE项目的背景下完成的。
2015-11-13 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Similarity for ultra-relativistic laser plasmas and the optimal acceleration regime
发展了超相对论激光等离子体的相似理论。结果表明，最基本的S-相似性是有效的下和过密等离子体。给出了激光尾流场电子加速的最佳定标关系。本工作的强有力的信息是，气泡加速状态[参见Pukhov，Meyer-ter-Vehn，Appl. Phys. B，vol.74，355（2002）]满足这些最佳缩放。
2004-11-09 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Laser-plasma acceleration beyond wave breaking
激光尾波场加速器依靠非线性等离子体波的极高电场来捕获电子并在短距离内将其加速到相对论能量。当受到足够强的驱动时，等离子体波会破裂，捕获大量支持其运动的背景电子。这限制了最大电场。在这里，我们介绍了一种新颖的等离子体波激发和尾场加速机制，该机制消除了这一限制，允许任意高的电场。该制度，使激光脉冲的时空成形，利用超光速相速度的非线性等离子体波不能捕获带电粒子，因此不受波破碎的属性。在这种制度下运行的激光尾场加速器提供了独立于等离子体密度的能量可调谐性，并且可以容纳由现代和计划的高功率短脉冲激光系统提供的大激光振幅。
2020-08-20 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Dense monoenergetic proton beams from chirped laser-plasma interaction
分别用解析方法和粒子模拟方法研究了频率啁啾激光脉冲与单个质子和氢等离子体的相互作用。证明了产生超强（每束10^7个粒子）和相空间准直质子束（能量扩散约1%）的可行性。质子和激光场的相位同步，由激光脉冲的适当啁啾保证，使粒子能够从强度为10^21 W/cm ^2的最先进激光系统中获得足够的动能（约250 MeV），这是强子癌症治疗等应用所需的。
2011-10-27 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Spin polarized proton beam generation from gas-jet targets by intense laser pulses
提出了一种利用多拍瓦激光器从气体射流中产生自旋极化质子束的方法。利用现有的由光解卤化氢分子产生预极化单原子气体的技术和拍瓦激光器，可以获得能量约为50 MeV、极化度约为80%的质子束。本文采用完全自洽的三维粒子模拟方法，对质子的两级加速和自旋动力学进行了理论研究。我们的结果预测的光束偏振的驱动激光脉冲的强度的依赖关系。明亮的高能极化质子束的产生将打开一个领域的偏振研究与激光驱动的加速器，并有潜在的应用，使有效的探测量子色动力学的探索。
2020-07-24 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Evolution of a plasma column measured through modulation of a high-energy proton beam
等离子体尾流场加速是一种利用电磁场来加速粒子束的方法，该电磁场的数量级大于在传统的射频腔中发现的电磁场。等离子体尾场加速器的核心部件是等离子体源，其范围从激光驱动实验中使用的毫米级气体射流到AWAKE实验中使用的十米长的铷室。中性气体的密度是实验的受控输入，但电离后等离子体的密度取决于许多因素。AWAKE使用高能质子束来驱动等离子体尾场，尾场通过以等离子体频率调制质子束来对质子束团产生反馈作用。我们通过测量质子束的调制频率来推断等离子体密度，并且通过改变质子束相对于电离激光脉冲的到达来测量密度随时间的演化。使用这种技术，我们发现了一个微秒长的稳定的等离子体密度，然后在密度的快速衰减。电离后等离子体的稳定性对设计更长的蒸汽室有影响，这些蒸汽室可用于将粒子束加速到极高的能量。
2020-06-17 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Experimental Study of Wakefields Driven by a Self-Modulating Proton Bunch in Plasma
实验研究了等离子体中高度相对论性质子束团自调制时的纵向和横向尾流场。我们发现尾波场的增长和振幅随着种子振幅的增加以及等离子体中的质子束团电荷的增加而增加。我们研究横向尾场使用的最大半径的质子束分布测量屏幕上下游的等离子体。我们通过外部注入电子并测量其最终能量来研究纵向尾场。测量结果与理论和数值模拟预测的趋势一致，验证了我们对自调制发展的理解。实验是在先进尾场实验（AWAKE）的背景下进行的。
2020-07-09 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Laser reflection as a catalyst for direct laser acceleration in multipicosecond laser-plasma interaction
我们证明，激光反射作为一种催化剂的superponderomotive电子的生产在预等离子体形成的相对论多皮秒激光入射到固体密度目标。在一维粒子模拟中，高能电子的产生通过两个阶段的直接激光加速进行，一个初始的随机向后阶段，和一个最终的非随机向前阶段。由反射激光脉冲驱动的初始随机阶段提供了使最终阶段成为非随机阶段所需的预加速。在静电势中的能量增益，这是经常被认为是增强随机加热，只是次要的。激光脉冲入射到固体密度靶上产生高能电子的机制与涉及多皮秒激光-等离子体相互作用的应用直接相关。
2020-01-02 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Quasimonoenergetic electron beams produced by colliding cross-polarized laser pulses in underdense plasmas
两个激光脉冲在欠密等离子体中的相互作用已被证明能够在等离子体波中注入电子，从而提供稳定且可调谐的电子源。而以前的工作集中在“拍波”的注射计划，其中两个激光器具有相同的偏振在等离子体中碰撞，这封信研究的偏振效应，更具体地说，两个碰撞交叉偏振激光脉冲的相互作用。理论和实验表明，电子也可以被预加速和注入的随机加热发生在碰撞的两个交叉偏振激光，从而，一个新的制度的光学注入演示。研究发现，在较高的激光强度下，发生交叉偏振激光注入。
2008-09-12 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Double-relativistic-electron-shell laser proton acceleration
提出了一种新的由两个相对论电子层、一个超热电子层和一个热电子云组成的激光质子加速结构，其中a为归一化激光场，$a\gtrapprox80σ_0$为归一化等离子体面密度.在新的区域内，对$a=39.5$获得了几GeV的均匀能量分布和几百MeV的单能质子束流。第一相对论电子层在整个过程中对入射激光脉冲保持不透明。用该装置产生了能量为几百MeV、电荷为几百pC的单能电子束。提出了相对论激光粒子加速的搅拌解。
2011-12-12 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Laser-driven Plasma Wakefield: Propagation Effects
在激光驱动尾流场加速的框架内，描述了激光传输和等离子体波激发的主要特性，着重讨论了传输距离对电子加速的作用。为了优化相互作用长度和最大化能量增益，低等离子体密度操作是实现超相对论能量的最有希望的区域。在低等离子体密度条件下延长激光传输长度的方法中，介质毛细管壁掠入射反射激光导引有几个优点。本文介绍了激光导引的特性和长距离等离子体波的测量。
2017-05-30 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Precision alignment and tolerance of a plasma wakefield accelerator in a laser-ionized plasma source
本文提出通过分析等离子体余辉光强分布实现激光电离等离子体源与PWFA电子束的精密对准，并实验确定了对准容差，为对撞机与光源设计提供关键参数。
2025-08-23 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Two-Pulse Direct Laser Acceleration in a Laser-Driven Plasma Accelerator
本文介绍了在激光驱动等离子体加速器中进行双脉冲激光直接加速的方法和初步观察。这种加速机制使用第二共同传播的激光脉冲来重叠并进一步加速尾场气泡中的电子，与传统的激光尾场加速（LWFA）相比，以发射率为代价增加能量。为此，我们介绍了一种飞秒尺度的两个共同传播的脉冲之间的时间延迟控制的方法。当两个脉冲之间的距离接近气泡半径时，我们显示出能量增强。
2021-06-30 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Plasma Wakefield Acceleration with a Modulated Proton Bunch
研究了通过调制长质子束团可以获得的等离子体尾波场振幅。我们发现，在长聚束的限制相比，等离子体波长，加速场的强度是成正比的驱动聚束中的粒子数和成反比的横向聚束尺寸的平方。利用现有质子加速器的参数对标度律进行了详细的模拟测试和验证，并实现了大电场，达到1 GV/m的LHC聚束。在这种情况下，发现超过6 TeV的测试电子的能量增益。
2011-05-06 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Optimization of laser-driven proton acceleration in a near-critical-density plasma
State Key Laboratory of Nuclear Physics and Technology, and Key Laboratory of HEDP of the Ministry of Education, CAPT, School of Physics, Peking University（北京大学物理学院，核物理与技术国家重点实验室，教育部高能量密度物理重点实验室，CAPT）；Institute of Theoretical Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院理论物理研究所）；Institute of Modern Physics, Fudan University（复旦大学现代物理研究所）；Hunan Provincial Key Laboratory of High-Energy Scale Physics and Applications, School of Physics and Electronics, Hunan University（湖南大学物理与电子学院，高能标物理与应用湖南省重点实验室）；Beijing Laser Acceleration Innovation Center（北京激光加速创新中心）
通过粒子-细胞模拟和理论建模，发现减小焦点斑点尺寸可提升质子能量，同时优化等离子体密度分布进一步提高质子加速能量，为医疗和科学应用提供低激光能量需求方案。
2026-04-09 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Laser Excitation of Wakefields in a Parabolic Plasma Channel
在抛物线等离子体通道中传播的具有时间上的方形轮廓的高斯激光脉冲对电子施加有质动力，该有质动力驱动大幅度的静电尾流电势。当满足特征关系时，φ的解析解是可能的。对于脉冲持续时间τ ~ 9 τ_p / 4，其中τ_p是等离子体周期，轴上的等离子体尾流电势是有质动力电势φ_0的两倍。
2005-11-12 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Quasi-monoenergetic femtosecond photon sources from Thomson Scattering using laser plasma accelerators and plasma channels
窄带宽、高能量光子源可以通过激光从高能电子的汤姆逊散射产生，并且需要对相互作用进行详细控制以产生高质量源。我们提出了分析计算的能量角谱和光子产率参数化的电子和激光束参数的影响，使源设计。这些计算，结合数值模拟，被施加到使用传统的散射在真空中的源和方法，用于改善通过激光波导或等离子体通道的源进行评估。我们发现，光子通量可以大大增加，通过使用等离子体通道引导激光在相互作用过程中。相反，我们表明，要产生给定数量的光子，所需的激光能量可以通过使用等离子体通道减少一个数量级。此外，我们表明，等离子体可以用作一个紧凑的束流转储，其中的电子束在短距离内减速，从而大大减少辐射屏蔽。现实的实验误差，如横向抖动定量示出是可以容忍的。提供了能够执行核共振荧光和光裂变的源的设计的实例。
2014-06-06 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Mechanisms to control laser-plasma coupling in laser wakefield electron acceleration
实验结果，支持精确的建模，证明优化的等离子体为基础的注射器与中间激光脉冲能量（$<1$ J），对应于一个归一化的矢量势$a_0 = 2.15$，使用电离注入量身定制的等离子体密度分布。在实验上实现了电子聚束质量和能量的增加与在等离子体出口处的密度下降斜坡的延伸。优化的激光脉冲在定制的等离子体密度分布的焦点位置示出，以有效地减少电子束角偏差，导致更好的对准的电子束与激光轴。单峰电子光谱产生在一个以前未探索的制度，通过结合早期的焦点位置和自适应光学控制的激光波前，通过优化的对称性的预聚焦激光能量分布。实验结果已经通过粒子模拟使用现实的激光能量，相位分布和时间包络进行了验证，允许准确预测难以建模的参数，如电子束团的总电荷和空间特性，为更准确地建模等离子体加速器的设计开辟了道路。
2022-08-18 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Laser-driven plasma waves in capillary tubes
等离子体波的激发超过了长达8厘米的长度，第一次，demonstrated使用激光引导的强激光脉冲通过充满氢气的玻璃毛细管。等离子体波诊断的光谱分析的透射激光辐射。光谱红移的依赖关系，测量作为填充压力，毛细管长度和入射激光能量的函数，是在很好的协议与模拟结果。从模拟中推断出的纵向加速场在1 - 10 GV/m的范围内。
2009-10-16 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Synchrotron radiation from a curved plasma channel laser wakefield accelerator
在弯曲的等离子体通道中引导的激光脉冲可以激发尾场，该尾场使电子沿着拱形轨迹转向。当电子沿着弯曲的通道加速时，它们发射出同步辐射。我们提出了简单的分析模型和模拟研究激光脉冲引导，尾场产生，电子转向，和同步辐射在弯曲的等离子体通道。对于实验上可实现的参数，~ 2GeV的电子每厘米发射0.1个光子，平均光子能量为多个keV。
2016-11-02 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Plasma Lenses for Relativistic Laser Beams in Laser Wakefield Accelerators
将拍瓦级激光束聚焦成用于不同应用的各种光斑尺寸在成本、劳动力和空间方面是昂贵的。在本文中，我们提出了一种等离子体透镜，利用激光自聚焦效应灵活地调整激光束的大小。使用固定的常规聚焦系统将激光聚焦在等离子体前方的短距离处，我们可以在一定范围内调节有效激光束腰，就好像使用各种聚焦系统与等离子体透镜一起充当望远镜中的可调节目镜。这样的设置是一个强大的工具，激光尾场加速器实验在国家的最先进的拍瓦激光项目，并允许扫描焦斑参数。
2019-01-23 physics.acc-ph physics.optics physics.plasm-ph
Study on high pressure plasma produced by ArF laser
用ArF准分子激光束在50 ~ 130 atm的高压氩气中聚焦，用条纹照相机从腔室侧窗观察等离子体的发展。高压ArF激光等离子体对称发展，ArF准分子激光产生的等离子体与XeCl产生的等离子体相比几乎不发展。ArF激光的光子能量高于XeCl激光。测量了ArF激光的透过率。当激光的频率高于等离子体频率时，几乎所有的激光都被透射，并且激光的能量几乎不用于等离子体发展。用击穿波和辐射支持激波计算了ArF激光器产生的向后和向前等离子体发展，与实验结果一致。高压ArF等离子体的后向发展机制与XeCl激光产生的等离子体的后向发展机制相同。然而，ArF等离子体的正向发展机制不同于XeCl激光产生的等离子体。
2004-11-07 physics.plasm-ph
Laser-driven plasma acceleration in a regime of strong-mismatch between the incident laser envelope and the nonlinear plasma response
我们探索了一种激光驱动等离子体加速电子的机制，其中入射在等离子体入口处的激光脉冲的径向包络与由其激发的非线性等离子体电子响应强烈失配。2015年8月和2008年分别使用f/40和f/20聚焦光学器件对该机制进行了实验研究。激光等离子体加速器中实现的电子加速的物理机制和标度律已经在径向匹配的激光机制中进行了研究，因此在这里探索的强失配机制中是不准确的。在这项工作中，我们表明，一种新的调整a0模型适用于特定范围的密度，其中激光进入状态的强光学冲击，描述了失配制度。除了几个新的方面的激光等离子体相互作用动力学有关的拉长气泡的形状和相应的自注入机制，重要的是，我们发现，在这种强烈的失配制度时，激光脉冲转化为光学冲击，它是可能实现的光束能量，大大超过入射强度匹配制度的标度律。
2017-04-10 physics.acc-ph physics.optics physics.plasm-ph
Synergistic Laser Wakefield/Direct Laser Acceleration in the Plasma Bubble Regime
提出了激光尾流场/直接激光等离子体混合加速器的概念。在激光脉冲产生的等离子体泡内经历共振电子感应加速器振荡的相对论电子通过直接从激光脉冲及其等离子体尾流获得能量而被加速。自注入等离子体电子的所得分叉相空间包含经历超过标准一维极限的尾流场加速的群体，这是因为其运动的多维性质减少了电子与尾流之间的相位滑移。
2014-12-22 physics.plasm-ph
Developments in laser-driven plasma accelerators
激光驱动等离子体加速器提供的加速梯度比传统机器大三个数量级，从而有可能将加速器的长度缩短相同的因子。到目前为止，激光加速电子束的粒子能量可比的同步加速器光源所提供的已被证明与等离子体加速阶段只有几厘米长。本文介绍了激光驱动等离子体加速器的工作原理，并回顾了它们从1979年提出到最近演示的发展。等离子体加速器的潜在应用进行了说明，必须克服的挑战之前，他们可以成为一个实用的工具进行了讨论。
2014-06-19 physics.acc-ph physics.optics physics.plasm-ph
Demonstration of a tandem lens for producing shaped laser-ionized plasmas for plasma wakefield acceleration
本研究演示了由两个衍射光学元件构成的串联透镜装置，可聚焦高功率超快激光产生米级贝塞尔焦点，用于制备等离子体尾场加速的激光电离等离子体源，还介绍了透镜相位计算算法及性能预测。
2025-09-01 physics.acc-ph physics.optics physics.plasm-ph
Laser induced plasma expansion in quantum plasma
研究了超短激光脉冲与稠密冷等离子体的相互作用。由于等离子体的密度很高，需要考虑诸如玻姆势和量子压力等量子效应。结果表明，电子密度函数在传输方向上受到激光调制。这种调制可以通过激光强度的幅度和等离子体的有效参数来控制。对于某些特定的参数值，电子密度在空间上局域化。增加量子系数倾向于使高电子密度区域变稀，因为电子的总数是恒定的。因此，我们的理论预测等离子体膨胀的激光方向，由于量子效应。
2019-03-22 physics.plasm-ph
Particle-in-Cell Modeling of Laser Thomson Scattering in Low-Density Plasmas at Elevated Laser Intensities
非相干汤姆逊散射是一种非侵入性技术，常用于测量局部等离子体密度。在低密度、低温等离子体中，对于足够的激光强度，激光可能会通过有质动力扰动局部电子密度，导致诊断变得侵入并导致错误的结果。这种效果的理论模型进行了验证数值通过准中性等离子体的动力学模拟，使用粒子在细胞技术。
2018-03-16 physics.plasm-ph
Nonlinear plasma wavelength scalings in a laser wakefield accelerator
激光尾流场加速依赖于强激光脉冲的有质动力对等离子体波的激发。然而，激光尾流中的等离子体波列却很少在实验中直接研究。在这里，我们使用几个周期的阴影与干涉测量相结合，以量化由激光激发的等离子体波的GeV级加速器的密度范围内，即几个1 e18 cm-3。虽然分析模型表明非线性等离子体波长和峰值电势a_0之间存在明显的依赖关系，但我们的研究表明，分析模型仅对驱动强度a_0<=1是准确的。实验数据和系统的粒子模拟表明，等离子体波列的非线性延长不仅取决于激光峰值强度，而且还取决于焦点的腰部。
2020-01-26 physics.acc-ph physics.optics physics.plasm-ph
Cascaded acceleration of proton beams in ultrashort laser-irradiated microtubes
提出了一种利用超短激光辐照微管的级联离子加速方案。当强激光脉冲将微管中的电子吹走时，在微管中沿轴向和径向都形成了强的电荷分离电场。通过控制激光脉冲与沿微管轴向注入的预加速质子束之间的时间延迟，我们证明了在激光辐照的微管中，瞬时轴向电场可以进一步加速质子束。此外，注入质子束的准直性可以通过向内的径向电场来增强。数值模拟表明，这种级联离子加速方案即使在非相对论激光强度下也能有效地工作，并且可以应用于能量范围为1 ~ 100 MeV的注入质子束。因此，它特别适合于级联加速质子到更高的能量。
2017-10-07 physics.acc-ph physics.optics physics.plasm-ph
Development behavior of liquid plasma produced by YAG laser
激光在液体中诱导等离子体的研究还不够深入。在液体中，激光诱导等离子体可能能够分解称为环境材料的有害物质。然后，研究了激光在液体中产生的等离子体，并通过条纹相机观察了等离子体的发展。使用超纯水或具有熔融NaCl的超纯水作为测试液体。利用YAG激光器的基波产生液体等离子体。当氯化钠浓度变化时，用条纹相机观察等离子体的发展行为。液态等离子体向后发展。等离子体是由许多种子产生的，它由一组等离子体组成。而YAG激光二次谐波产生的液态等离子体则是以单一等离子体形式发展。从后向等离子体的生长速率出发，探讨了其发展机理。后向等离子体由击穿波和辐射支持的激波形成。
2004-11-07 physics.plasm-ph
A compact electron injector for the EIC based on plasma wakefields driven by the RHIC-EIC proton beam
对RHIC-EIC质子束流作为驱动束流在等离子体尾场加速实验中的应用进行了初步的模拟研究。质子束进入等离子体并经历自调制，形成一系列微聚束。这些微聚束共振地驱动等离子体内的电子密度扰动，激发具有超过$\mathrm{GVm^{-1}}$的加速梯度的纵向电场。将电子注入到产生的尾场中提供了一种用于加速电子聚束的有效方法，用于所提出的EIC对撞机。
2019-07-02 hep-ex physics.acc-ph physics.plasm-ph
SRS-SBS competition and nonlinear laser energy absorption in a high temperature plasma
激光在等离子体电晕中的受激喇曼散射和布里渊散射是惯性约束聚变研究中的突出问题。受激拉曼散射可在等离子体四分之一临界密度附近产生激光能量的显著部分的吸收，所述等离子体四分之一临界密度与等离子体空化和热电子的产生相关。相比之下，受激布里渊散射在低密度等离子体中工作，并阻止激光进入吸收区。在本文中，我们报告的结果分析这两个参数的不稳定性的竞争与一系列的一维动力学模拟的激光等离子体相互作用。通过改变等离子体参数如离子声波阻尼、等离子体膨胀速度的发散或激光带宽来控制布里渊散射，我们证明了在热的弱碰撞等离子体中控制非线性激光吸收和散射水平的可能性。
2021-04-30 physics.plasm-ph
Interaction of ultrarelativistic electron and proton bunches with dense plasmas
在这里，我们讨论的可能性就业的超相对论电子和质子束产生高等离子体尾场在稠密等离子体中由于切伦科夫共振等离子体束相互作用。我们估计这样的唤醒和最小系统长度的最大振幅可以在给定的聚束参数产生。
2012-01-05 physics.plasm-ph
On the electrodynamic model of ultra-relativistic laser-plasma interactions caused by radiation reaction effects
本文提出了一个简单的电动力学模型，用以描述考虑辐射反应效应时，自洽超相对论激光与等离子体相互作用中的等离子体场结构。本文对圆偏振激光与等离子体相互作用进行了精确分析。我们定义的基本符号，如非线性介电常数，有质动力和耗散力作用在等离子体。计算了超相对论相互作用过程中产生的等离子体场结构。基于这些解决方案，我们表明，约50%的激光能量可以转换为γ射线的激光箔相互作用的最佳条件。
2013-09-23 physics.plasm-ph
Laser field absorption in self-generated electron-positron pair plasma
最近，对高功率激光器可达到的强度的限制问题引起了很多注意[A. M. Fedotov { \it et al.}物理修订版信函\textbf{105}，080402（2010）]。种子在强激光场作用下产生的电子-正电子对等离子体通过电磁级联吸收激光能量。建立了一个用于正负电子对等离子体动力学自洽研究的数值模型。研究了自生过密电子-正电子对等离子体对激光能量的强吸收。它表明，吸收变得重要的不是非常高的激光强度$I \sim 10^{24}$ W/cm $^2$在不久的将来实现。
2010-11-04 hep-ph physics.acc-ph physics.plasm-ph
Dipole radio-frequency power from laser plasmas with no dipole moment
从真空中的激光靶等离子体辐射的射频功率可以比从具有可忽略电偶极矩的这种源所预期的大几个数量级。一个模型相结合的Tidman-Stamper电路模型的激光靶等离子体与理论的辐射电流浸没在等离子体中，然而，预测缩放的电偶极子功率从激光等离子体辐射与实验一致。
2005-07-29 physics.plasm-ph
Relativistic Topological Waves from Cherenkov and Doppler Resonances in Self-Magnetized Laser Plasmas
激光与等离子体相互作用可以在等离子体-等离子体界面自然产生强磁场。利用理论分析和完全三维粒子模拟，我们证明了相对论拓扑波可以产生通过切伦科夫和多普勒共振的飞秒强激光脉冲与近临界密度等离子体的相互作用。在自磁化等离子体-等离子体界面处，出现了一个新的慢波分支。其相速度远小于激光脉冲的群速度和电子束速度。因此，切伦科夫共振条件可以容易地满足。此外，由于电子经历电子感应加速器振荡，多普勒共振也可能发生，并负责在我们的模拟中观察到的几个频移分支的激发。在激光脉冲通过后，我们观察到一个相对论振幅和频率接近局域等离子体频率的快剩余模。即使在激光脉冲离开等离子体之后，这种模式仍会在数十个激光周期内继续加速电子。
2022-09-14 physics.plasm-ph
Quasi-monoenergetic Laser-Plasma Positron Accelerator using Particle-Shower Plasma-Wave interactions
建立了厘米级激光等离子体正电子全光加速器模型，用于产生超相对论能量可调的准单能光束。这里阐明的一个新原理描述了捕获发散正电子，这些正电子是激光驱动的电磁簇射的一部分，具有大的能量扩展，并且它们在激光驱动的等离子体波中加速成准单能正电子束。使用分析和Particle-In-Cell模拟证明了这一原理，在这里定义的限制下，现有的激光器可以加速数百MeV pC准单能正电子束。通过提供一个负担得起的替代更大规模的射频加速器，这种紧凑的正电子加速器开辟了新的研究途径。
2018-04-18 physics.acc-ph physics.app-ph physics.comp-ph
Suppression of power losses during laser pulse propagation in underdense plasma slab
本研究通过二维PIC模拟揭示中低密度、非相对论条件下前向拉曼散射主导激光损耗，并提出以频率失谐大于等离子体频率的多色激光抑制该散射、实现高效功率传输。
2020-11-07 physics.plasm-ph
Magnetised Thermal Self-focusing and Filamentation of Long-Pulse Lasers in Plasmas Relevant to Magnetised ICF Experiments
在本文中，我们研究了磁化热导率对纳秒$10^{14} \mathrm{Wcm}^{-2}$激光在欠密等离子体中传输的影响，通过模拟具有完全Braginskii磁化输运系数的等离子体中的傍轴模型激光。理论分析和数值模拟表明，由于等离子体在磁场中的热导率降低，激光束在等离子体中的自聚焦长度缩短。此外，发现通过热机制的激光的取向在磁化等离子体中具有增加的空间生长速率。我们讨论了这些结果对最近的磁化惯性聚变实验的影响，在这些实验中，磁化对激光传播和均匀的激光加热是有害的。我们的结论是外磁场的激光等离子体实验中的应用，需要包括扩展的电子输运条款的激光传播的模拟。
2018-07-18 physics.plasm-ph
Laser acceleration of ion bunches at the front surface of overdense plasmas
用粒子模拟方法研究了强激光脉冲与过密等离子体相互作用中离子的加速过程。对于圆偏振的激光脉冲，高密度的离子束移动到等离子体中产生的激光-等离子体相互作用表面。一个简单的分析模型占的数值观测，并提供作为脉冲强度和等离子体密度的函数的离子束能量和产生时间的标度律。
2005-01-31 physics.plasm-ph
A New Scheme for High-Intensity Laser-Driven Electron Acceleration in a Plasma
提出了一种利用强激光驱动等离子体中电子加速的新方法。在这里，我们证明了由入射激光脉冲的受激前向散射产生的等离子体波可以在一个最长的加速阶段与入射激光波。这就是为什么等离子体波具有最大的放大系数，这是由击穿（翻转）电场，其中注入的相对论束电子的加速发生确定。本文定性地估计了强激光脉冲在等离子体中受激前向散射产生的等离子体波场中相对论电子的加速参数。
2014-05-07 physics.plasm-ph
Motion of the Plasma Critical Layer During Relativistic-electron Laser Interaction with Immobile and Comoving Ion Plasma for Ion Acceleration
在相对论电子激光-等离子体相互作用体系（$a_0>1$）中，我们分析了两种不同过程下等离子体临界层的运动。当临界层离子是静止的，而不是当他们与它一起移动时，突出的差异。控制在这种制度下的等离子体临界层的速度是必不可少的创建低$β$行进加速结构的激光离子加速器（LIA）的足够的激光激发电位。在相对论诱导透明加速（RITA）方案中，重等离子体离子是固定的，只有痕量密度的轻离子被加速。相对论临界层和加速结构在激光诱导透明过程中通过电子质量的相对论性增加而纵向前移。在辐射压力加速（RPA）方案中，整个等离子体在激光辐射压力的作用下被纵向向前推动，这只有当等离子体离子与激光前沿共同传播时才可能。在RPA中，加速结构的速度除了取决于激光强度和等离子体密度之外，还取决于等离子体-离子质量。在RITA中，重的不动等离子体离子的质量不影响临界层的速度。RITA中裸露的固定离子的惯性激发电荷分离电位，而RPA在离子静止时是不可能的。
2014-03-31 physics.plasm-ph
Laser-Pulse and Electron-Bunch Plasma Wakefield Accelerator
强激光脉冲和高电荷电子束通过等离子体的传播距离分别受到衍射和自减速的限制。这对两个主要的先进加速器概念：激光和等离子体尾场加速器的性能提出了严格的限制。利用数值模拟，我们表明，当两个光束共同传播的等离子体中，它们可以相互作用的协同作用，并延长彼此的旅行距离。负责的协同作用的关键相互作用被发现是由电子束的激光沟道，和由激光脉冲的束电子的直接激光加速。值得注意的是，从激光脉冲转移到等离子体的能量的量可以通过引导电子聚束增加几倍，尽管它的能量含量很小。讨论了这种协同相互作用对外部注入见证电荷的高梯度加速的影响，并提出了激光脉冲和电子束等离子体加速器（LEPA）的新概念。
2020-11-05 physics.plasm-ph
Guided propagation of extremely intense lasers in plasma via ion motion
即将到来的$10-100$拍瓦激光设施可能会提供具有前所未有的$10^{22}-10^{25}\rm~W cm^{-2}$强度的激光脉冲，这可以触发等离子体中的各种非线性量子电动力学过程。为了在如此高的强度水平上有效地实现激光等离子体相互作用，引导激光传播是至关重要的。然而，这变得不可能通过通常的等离子体电子响应激光场由于电子空穴的激光有质动力。在这里，我们发现，离子对激光场的响应可以有效地引导激光在如此高的强度水平下的传播。给出了所需离子密度分布和激光功率的相应条件，并通过三维粒子模拟进行了验证。我们的理论将作为指导未来的实验设计，涉及高强度激光。
2019-10-02 physics.plasm-ph
Laser propagation in a highly magnetized over-dense plasma
从基本方程出发，研究了右旋圆偏振激光在高磁化过密碰撞等离子体中的传输。密度为10^23 cm^-3的高度磁化等离子体在一纳秒内被中等辐照度约为10^14 Wcm^-2的Nd：YAG激光从100 eV有效地加热到1 keV，加热深度约为20 μ m。
2020-10-11 physics.plasm-ph
Ponderomotive perturbations of low density low-temperature plasma under laser Thomson scattering diagnostics
研究了激光辐射与低密度低温等离子体相互作用区的有质动力扰动。从等离子体的参数，几何形状，强度和激光辐射的波长确定的扰动幅度的估计。结果表明，有质动力扰动可以导致大的误差，在电子密度测量时，使用汤姆逊散射。
2017-07-25 physics.plasm-ph
