Multi-chromatic narrow-energy-spread electron bunches from laser wakefield acceleration with dual-color lasers
提出了一种基于激光尾场加速的方法，利用另一束三倍频激光触发可控电离注入，产生低能散电子束团。当双色脉冲在背景等离子体中共同传播时，由于等离子体色散，组合激光场的峰值幅度在激光传播期间在时间和空间上被调制。当峰值幅度超过特定阈值时，发生电离注入。在不同的传播距离上，在有限的持续时间内周期性地超过阈值，导致多次电离注入和分离的电子聚束。该方法是通过多维粒子在细胞模拟。这样的电子聚束可以用于生成用于各种应用的多色X射线源。
2015-01-27 physics.plasm-ph
Generation of ultrafast electron bunch trains via trapping into multiple periods of plasma wakefields
我们提出了一种新的方法来产生飞秒电子束通过激光驱动的尾场加速列车。我们使用两个独立的高强度激光脉冲，一个驱动器和注射器，每个都创建自己的等离子体尾流。激光脉冲和它们的尾流的相互作用导致自由电子通过几种机制周期性地注入驱动等离子体尾流中，包括有质动力漂移、尾流-尾流干扰和由强激光场直接预加速电子。电子列车产生了多达4个准单能束，每个分离的时间由等离子体周期。所产生的列车的时间分布推导出从梁加载的分析，并确认使用2D粒子在细胞模拟。
2020-03-05 physics.plasm-ph
Temporal characterization of ultrashort linearly chirped electron bunches generated from a laser wakefield accelerator
本文介绍了一种利用激光尾场加速器产生的线性能量啁啾诊断超短电子束团时间特性的新方法。当电离注入束团与驱动激光器的背面相互作用时，它沿激光器的电场方向偏转和拉伸。在离开等离子体时，如果聚束穿过偶极磁体前面的窄缝，该窄缝将电子分散在激光偏振平面中，则它可以形成一系列具有不同能量但被半个激光波长分开的聚束。由于只有未被激光偏转的电子才能通过狭缝，因此束团的能谱被调制。通过分析调制能量谱，可以识别出束团具有线性能量啁啾的激发。因此，这些聚束的能量啁啾和束流分布可以重建。通过粒子模拟和实验验证了该方法的有效性。
2016-04-12 physics.plasm-ph
Theory of wakefields excited by an off-axis drive bunch in a plasma-dielectric waveguide
建立了离轴束团注入情况下驱动电子束团在等离子体介质加速结构中激发尾场的线性理论。所研究的结构是一个圆形的介质加载金属波导与带电粒子的通道，充满均匀的冷等离子体。导出的理论被用来调查数值聚束激发尾场分量的空间分布，它的作用在驱动和见证聚束。
2021-12-20 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
Influence of proton bunch parameters on a proton-driven plasma wakefield acceleration experiment
我们使用粒子在细胞（PIC）模拟研究的影响，传入的400 GeV的质子束团参数的振幅和相位的尾场产生的种子自调制（SSM）过程的变化。我们发现，这些影响是最大的生长过程中的SSM，即在第一个五至六米的等离子体与$7 \times10^{14}$ cm $^{-3}$的电子密度。然而，对于任何单个参数的变化$\pm$ 5%，SSM饱和点之后的影响很小。特别地，相位变化对应于远小于四分之一尾场周期，使得确定性地将电子（或正电子）注入尾场的加速和聚焦相位在原则上是可能的。我们使用模拟中的尾场和简单的测试电子模型来估计对沿等离子体注入的电子的最大最终能量的相同影响，发现这些影响低于$\pm$的初始变化5%。该分析包括相对于尾场的电子的退相，该尾场是在SSM的生长期间预期的。基于PIC模拟，我们还确定了沿束团和沿等离子体的注入位置，导致最大的能量增益。对于这里所取的参数（峰值束密度与等离子体密度之比$n_{b0}/n_0 \approx 0.003$），我们发现沿着质子束的最佳位置是在$ξ\approx -1.5 \; σ_{zb}$，并且沿着等离子体注入的最佳范围（对于10 m后的最高最终能量$\sim$ 1.6 GeV）是5-6 m。
2019-03-13 physics.plasm-ph
Effect of plasma inhomogeneity on plasma wakefield acceleration driven by long bunches
数值研究了等离子体不均匀性对自调制质子束团和加速电子的影响。其主要影响是尾波场波长的变化，这将导致相移和加速粒子的损失。这种效应对长粒子束驱动的等离子体尾场加速器的密度均匀性提出了严格的限制。横向双流不稳定性，转换成一个训练的微束的长束是不太敏感的密度不均匀性比加速粒子。束自由地穿过密度增加的区域并与密度减小的区域相互作用。
2012-05-15 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Femtosecond probing of light-speed plasma wakefields by using a relativistic electron bunch
强激光或粒子束在等离子体中传播产生的相对论尾流被认为是下一代对撞机和相干光源的加速器。这种尾流已经被证明可以将电子和正电子加速到几个千兆电子伏特（GeV），具有百分之几的能量扩展和高的尾流到射束的能量转移效率。然而，尾流的电场结构的完整映射已被证明是难以实现的。在这里，我们表明，一个高能量的电子束可用于探测领域的这种光速唤醒飞秒分辨率。高度瞬态，微观尾流场重建密度调制超短探针束后，它已经穿过尾流。这种技术可以使低密度等离子体中的线性尾场可视化，可以加速电子和正电子束。它还允许表征等离子体密度斜坡中的尾流，这对于维持束流发射度、提高能量传递效率和从等离子体加速器产生高亮度束至关重要。
2016-10-18 physics.plasm-ph
Excitation of two-dimensional plasma wakefields by trains of equidistant particle bunches
负责伸长的等离子体波周期的非线性效应进行了数值研究，重点是二维的波。发现了波和驱动器失谐对尾流场振幅的限制。
2013-07-15 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Trapping, Compression and Acceleration of an Electron Bunch in the Nonlinear Laser Wakefield
本文提出并考虑了一种激光尾场加速方案，即当激光脉冲前有一束相对稀少的长束非相对论性或弱相对论性电子时。本文研究了在一维尾流场和三维激光尾流场中等离子体通道中测试电子的运动。结果表明，聚束被捕获，有效地压缩在纵向和横向方向上，并加速到超相对论能量的尾场的第一个加速最大值的区域。加速的聚束具有比等离子体波长小得多的尺寸和相对小的能量扩展。
2001-10-09 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Wakefield acceleration of self-injected bunch in a conical plasma channels
针对激光尾场加速中自注入粒子束因超驱动速度移出最大加速相位的问题，提出采用锥形渐变通道通过缩小气泡尺寸同步束与尾波相位，所得相关参数变化关系可为后续研究提供参考。
2025-09-03 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
Generation of stable ultra-relativistic attosecond electron bunches via the laser wakefield acceleration mechanism
在最近的实验中，利用激光尾场加速器（LWFA）在不同的区域产生了超相对论飞秒电子聚束。在这里，我们预测，即使阿秒聚束可以产生的LWFA由于快速感应加速器相位混合内的飞秒电子聚束。阿秒束团在LWFA外是稳定的，可以在真空中传播几十厘米而持续时间没有明显变化。我们的计算表明，阿秒聚束的形成的证据可以发现在相干感应加速器辐射的光谱从LWFA的。
2009-06-18 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Beam-Driven Systems, Plasma Wakefield Acceleration
我们扩展了在CERN加速器学院关于等离子体尾场加速的先前论文集中发表的材料。该材料侧重于在短、窄束区中的等离子体尾场加速。在简要介绍了等离子体尾场加速器的基本原理后，我们描述了束流训练驱动的等离子体尾场加速器。然后，我们试图给出简单而直观的描述聚束自调制，发生时，聚束是长的，和电流的反射，发生时，聚束是宽的。自调制是一种利用现有的带有大量能量的聚束来驱动等离子体尾场的方法。在横向分裂可能破坏尾场产生和加速过程之前，电流偏转不稳定性对粒子束的宽度施加了限制。与前面的材料一样，我们展示了一些实验结果，这些结果表明，大部分物理现象都是在实验中观察到的。
2020-07-10 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Increase of amplitude of accelerating wakefield excited by sequence of short relativistic electron bunches in plasma at magnetic field use
早些时候，作者发现了短相对论电子聚束序列的机制，即使聚束的重复频率与等离子体频率不同，也会导致尾场的共振激发。在这种情况下，由于相对于等离子体波进入坏相位的聚束的散焦，恢复了频率的同步。然而，在这种情况下，聚束丢失，其结果是不参与尾流场的激发。本文采用数值模拟的方法研究了磁化等离子体中电子束团的动力学行为以及相对论电子短束团长序列对尾流场的激发。当使用磁场时，散焦的聚束在一定时间之后返回到与场相互作用的区域。在这种情况下，聚束的电子返回到场的必要相位，参与尾流场的激发。而且，磁场的使用导致激发波的频率相对于聚束的重复频率的增加。后者增加了保持共振的时间，因此，导致激发的尾流场的振幅增加。
2020-09-09 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Bunch-excited wakefield in dielectric waveguide with hollow plasma channel
本文研究介质加载圆柱波导中空心等离子体通道内相对论电子束团激发的尾场，推导线性机制下纵横向尾场解析解并进行模式与频谱分析，PIC模拟验证了准线性机制下解析与数值结果的定性一致。
2023-11-29 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Acceleration rate enhancement by negative plasma density gradient in multi-bunch driven plasma wakefield accelerator
本文提出在多束驱动的等离子体尾场加速器中引入负等离子体密度梯度，通过仅调节驱动束与波的相对相位并保持波相位稳定，从而在有限长度内提升被加速束的能量增益。
2024-11-14 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Dynamics of Femtosecond Electron Bunches
在激光尾流场加速器中，一束持续时间为等离子体波周期量级的短脉冲激光将激发出异常强的等离子体尾流波（激光尾流场）。最近关于激光尾场加速的实验[Nature（London）431，p.535，p.538，p.541（2004）]证明了具有百分之几数量级的相对低能量扩展的超短（具有几飞秒的持续时间）相对论性电子聚束的产生。我们研究了这种聚束在真空和激光尾流场中的动力学。结果表明，在这两种情况下，强大的聚束动力学已经在几毫米的传播距离。在真空中，束团半径和发射度迅速增长。后者是一群人的可聚焦性。我们发现，当飞秒束团在通道引导的激光尾流场中加速时，对于实际的束团长度，束团长度近似守恒。然而，在电子感应加速器频率的扩展导致快速电子感应加速器相位混合在轴上注入的聚束包络。当束团离轴注入激光尾流场中时，束团退相干导致束团归一化发射度的显著增加，在某些情况下，加速后束团的能量扩展也会增加。我们还讨论了一种可能的两级激光尾场加速器。
2007-08-21 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Optmized stability of a modulated driver in a plasma wakefield accelerator
本文分析了在自生等离子体尾场作用下多高斯束团的横向稳定性。通过半解析的方法，我们首先研究的调制光束的平衡配置，然后我们调查的平衡配置的演变，由于发射率驱动的扩展的光束前端，导致在一个刚性的向后移动。后向移位使调制光束脱离平衡，可能会丢失一些聚束粒子，从而导致驱动器劣化。因此，我们寻找适当的位置，最大限度地提高稳定性，而不会严重影响司机后面的加速场的单束。然后，我们将结果与3D PIC模拟进行比较。
2016-03-14 physics.plasm-ph
Excitation of bulk and surface wakefields by a relativistic electron bunch in plasma of semiconductors and semimetals
研究了半导体和半金属等离子体中相对论电子束团激发的体尾波场的时空结构。结果表明，这些尾场由纵向等离子体激元场和切伦科夫电磁辐射场组成，切伦科夫电磁辐射是半导体或半金属波导的一组本征电磁波。在具有轴向真空通道的波导中出现了表面等离子体激元的分支。研究了相对论电子束团尾流激发表面等离子体激元的过程。确定了激励尾流表面波的强度。
2021-02-02 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Ponderomotive scattering of an electron-bunch before injection into a laser wakefield
为了激光尾流场加速的目的，事实证明，比等离子体波长长的电子聚束的注入也可以产生具有相对低的能量扩展的加速的飞秒聚束。这是非常令人感兴趣的，因为可以提供这样的注入聚束，例如，最先进的光电阴极射频枪在这里，我们指出，当电子束团注入尾流场中，重要的是要考虑的有质动力散射的注入聚束的激光脉冲在真空区位于前面的等离子体。在注入的聚束的低能量下，这种散射导致收集效率的显著下降。通过较低强度的激光脉冲和相对高的注入能量可以达到较大的收集效率。我们还估算了注入电子的最小俘获能和俘获束团的长度。
2006-07-07 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Self-truncated ionization injection and consequent monoenergetic electron bunches in laser wakefield acceleration
在激光尾场加速中，电离诱导注入是一种很有前途的注入方案。然而，这种机制中的能量扩散控制仍然是一个挑战，因为在混合气体目标中的连续注入通常是不可避免的。在这里，我们建议，通过使用某些最初不匹配的激光脉冲，电子注入可以被约束到混合气体目标的最前面的区域，通常在由激光驱动的气泡变形确定的几百微米的长度。在一定的优化条件下，注入区被很好地限制在$200\rm μm$内，根据粒子模拟，可获得中心能量为383 MeV、能散FWHM为3.33%、归一化发射度为3.12 mm mrad、电荷为14.58 pC的电子束。多维仿真和理论分析都说明了该方案的有效性。
2013-12-20 physics.plasm-ph
In-situ Generation of Polarized Attosecond Positron Bunches via Radiation-Wakefield Induced Two-Photon Pairs
School of Physics, Xi’an Jiaotong University（西安交通大学物理学院）
提出在单一等离子体阶段中通过辐射尾场诱导双光子对产生，原位生成并加速极化阿秒正电子束，实现百阿秒、GeV级、高密度且保持极化的正电子束团，同时解决产生、极化、压缩和注入问题。
2026-10-14 physics.plasm-ph
Profiling and variation of laser pulse parameters as a way to preserve the stability of self-injected bunches during excitation of a wakefield in plasma
该研究针对等离子体尾场激发中自注入束团易因横向电子感应加速振荡损毁的问题，通过X射线激光脉冲链的参数整形与调控，找到了获得稳定高质量束团的参数，为解决该问题提供了可行方案。
2023-10-10 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Controlling injection using a magnetic field to produce sub-femtosecond bunches in the laser wakefield accelerator
结果表明，电子注入到激光驱动的等离子体泡可以通过施加外部磁场在等离子体密度梯度的存在下进行操纵。密度定制等离子体的下降斜坡局部地降低了等离子体波相速度，这触发了注入。纵向磁场动态地在尾流泡后部的电子密度分布中诱导出一个膨胀的空穴，这降低了其附近的峰值电子速度。当电子速度下降到相速度以下时，电子注入被抑制，相速度取决于密度孔的大小。这使得电子注入的开始和结束能够被独立地控制，这允许对于$\sim 10$特斯拉的施加磁场产生具有几千安培的峰值电流的亚飞秒电子聚束。
2019-03-04 physics.plasm-ph
Transformer ratio enhancement at wakefield excitation in blowout regime in plasma by electron bunch with semi-gaussian charge distribution
利用2d3v程序LCODE，对相对论性电子束团在等离子体中的非线性尾场激发进行了数值模拟，电子束团的电荷分布为高斯分布，随电荷分布的增大而增大，然后急剧减小到零。考虑到尾流场的非线性，研究了束团内部最大加速场与最大减速场之比即Transformer比对尾流场加速的影响。在束团电荷恒定的情况下，研究了Transformer比和最大加速场与束团长度的关系。考虑到非线性尾场的长度随束团长度的增加而增加。结果表明，对于一定长度的束团，Transformer比达到最大值。由于聚束的分布和尾流场的非线性，Transformer比的最大值达到6。
2020-01-09 physics.acc-ph physics.comp-ph physics.plasm-ph
Radial equilibrium of relativistic particle bunches in plasma wakefield accelerators
在等离子体尾场加速器的线性或弱非线性区域中，驱动粒子束很快与尾场达到径向平衡，这是第一次详细描述。结合解析关系、数值积分和第一性原理模拟，得到了平衡束流状态和自洽尾流场。在平衡态中，束流密度在轴附近强烈地达到峰值，束流半径沿着束流是恒定的，并且聚焦强度的纵向变化通过改变束流发射度来平衡。束粒子的横向动量分布依赖于观测半径，既不是可分的，也不是高斯分布。
2016-11-03 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Temporal evolution of longitudinal bunch profile in a laser wakefield accelerator
由于其超短的持续时间和峰值电流在kA范围内，激光尾场加速电子束团是有前途的驱动器，用于超快X射线产生的紧凑型自由电子激光器（FEL），汤姆逊散射或电子感应加速器源。在这里，我们提出了第一个单次拍摄，高分辨率的测量的纵向聚束轮廓，而无需事先假设的聚束形状。我们的方法允许复杂的功能，如多束结构，被检测。改变气体目标的长度，从而改变加速长度，使得能够评估加速过程期间的聚束轮廓演变。我们发现一个最小的聚束持续时间为4.2 fs（半高全宽），拍摄到拍摄的波动为11%均方根。我们的研究结果表明，激光能量耗尽后，从激光驱动的粒子驱动的尾场发生的过渡，与二次聚束的注入。由此产生的双聚束结构可能作为一个优雅的方法，驾驶员见证型实验，即允许一个非失相限制加速的二次聚束在等离子体加力阶段。
2014-06-25 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Pinching injection in wakefields for spin-polarized electron beams
Forschungszentrum Jülich（于利希研究中心）；Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院上海光学精密机械研究所）；Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf（杜塞尔多夫大学）；University of Ioannina（约阿尼纳大学）；Foundation for Research and Technology-Hellas（希腊研究与技术基金会）；University of Crete（克里特大学）
通过等离子体wakefield加速中的针尖效应，实现氢卤化物靶中自旋极化电子束的注入，保留自旋极化率达50%。
2026-04-24 physics.plasm-ph
Resonant excitation of very high gradient plasma wakefield accelerators by optical-period bunch trains
使用周期性电子束聚束训练共振激发准非线性（QNL）区域中的等离子体尾流场与使用单个较高电荷聚束相比具有明显的优势。QNL机制中的共振激发可以使用每脉冲具有小电荷的非常低发射率的光束产生等离子体电子井喷：局部密度扰动是极其非线性的，实现总稀疏，但等离子体电子在等离子体频率下的共振响应被保留。这样的脉冲训练，具有等于等离子体周期的束团间距，可以通过反向自由电子激光聚束产生。为了实现与几微米的激光波长的共振，使用高等离子体密度，伴随着获得极大的尾场振幅的可能性，对于FACET-II参数接近1 TV/m。在这篇文章中，我们使用粒子模拟研究等离子体响应，光束调制的演变，以及遇到的不稳定性，出现时，使用聚束方案共振激发波在稠密的等离子体。
2020-03-19 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Plasma wakefield dynamics of self-generated electron bunch trains
Weizmann Institute of Science（魏茨曼科学研究所）
本研究通过激光驱动尾场加速器中的下坡注入产生具有周期性能量间隔的准单能电子束团，利用尾场的相对论性延长和相空间旋转实现能量压缩，并通过粒子模拟揭示其形成与演化机制。
2026-06-04 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Plasma Light As Diagnostic For Wakefields Driven By Developing Self-Modulation Of A Long Particle Bunch
本研究提出利用等离子体原子线辐射光诊断长质子束自调制驱动的尾场，设计了可设置不同位置和高度密度阶跃的新型蒸汽/等离子体源，模拟显示百分之几的密度阶跃可使束流在数百米等离子体中驱动GV/m级尾场。
2024-10-31 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Mapping charge capture and acceleration in a plasma wakefield of a proton bunch using variable emittance electron beam injection
在AWAKE第一次实验运行的第二阶段（2018年5月至11月）中，使用电子束探测和测试铷等离子体柱中的质子驱动尾场加速。在这项工作中，我们分析了整体的电荷捕获和拍摄到拍摄的再现性质子驱动等离子体尾场加速器与各种电子束注入参数。见证电子束的产生使用的RF枪配备了Cs2Te光阴极照射的可剪裁的超快深紫外（UV）激光脉冲。UV束光学系统的构造使得能够适当的横向束成形和控制其脉冲持续时间、大小和在光阴极上的位置，以及相对于在质子束中播种等离子体尾场的电离激光脉冲的时间延迟。可变光电阴极照明提供了所需的灵活性，以产生具有可变电荷、发射度和注入等离子体柱的轨迹的电子聚束。我们证明了电荷捕获率超过15%（40 pC的GeV加速电荷为385 pC注入电子束）在优化的电子注入条件下。
2022-06-28 physics.acc-ph physics.plasm-ph
High-quality positrons from a multi-proton bunch driven hollow plasma wakefield accelerator
利用空心等离子体，多束团质子可以很好地驱动非线性等离子体尾流场，在保持束流质量的情况下将电子加速到能量前沿。然而，正电子的加速是不同的，因为加速结构强烈依赖于电荷。在保持小的归一化发射度和小的能量扩散之间存在差异。这是由于用于为多个质子束提供聚焦的等离子体电子稀释正电子束的冲突造成的。通过加载一个额外的电子束来排斥等离子体电子，同时稍微降低等离子体密度以使加速相位以有利于正电子束的斜率移动，正电子束可以被加速到400 GeV（驱动器能量的40%），能量扩展低至1%，并且很好地保持了归一化发射度。高质量高能正电子的成功产生为未来的前沿轻子对撞机铺平了道路。
2018-09-13 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Downramp-assisted underdense photocathode electron bunch generation in plasma wakefield accelerators
结果表明，高质量的电子聚束的产生和捕获的要求，从欠密度光阴极在等离子体尾场加速器可以大大放宽通过本地化它的等离子体密度下降。这降低了加速电场的相速度，直到所产生的电子同相，从而允许在浅俘获电势中俘获。因此，低密度光阴极技术可应用于更多数量的加速器设施。此外，有效地抑制了暗电流的产生。
2014-12-16 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Implementation of Light Diagnostics for Wakefields at AWAKE
本研究实现了AWAKE装置中用于研究长相对论质子束自调制不稳定性的尾场光诊断系统，验证了蒸气等离子体源下光信号与激光沉积能量的正比关系，可用于获取等离子体密度阶跃参数并支撑尾场演化研究。
2024-12-12 physics.plasm-ph
Electron self-injection threshold for the tandem-pulse laser wakefield accelerator
可控注入方案是产生高质量激光驱动电子束和X射线的关键。自注入是导致高电流和峰值能量的最直接的方案，但是易受激光参数和目标特性的变化的影响。在这项工作中，改进的控制电子自注入的非线性腔制度，使用两个激光脉冲在串联传播的影响。特别是在注入阈值，电子能量和束流特性方面的串联脉冲方案的优势，在一个制度相关的电子感应加速器辐射证明。此外，它表明，电子自注入的激光功率阈值可以减少到一个因素的两个相比，标准的，单脉冲尾场计划。
2019-11-28 physics.plasm-ph
Generation and Acceleration of Isolated-Attosecond Electron Bunch in a Hollow-Channel Plasma Wakefield
提出利用电子束驱动空心通道等离子体靶同时产生并加速十GeV级孤立阿秒电子束的新方案，通过辐射尾场注入并加速等离子体电子，获得高电荷量、高能量、高稳定性的电子束，适用于超快与高能物理。
2024-12-19 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Controlled Growth of the Self-Modulation of a Relativistic Proton Bunch in Plasma
在等离子体中传输的细长相对论带电粒子束团具有自调制不稳定性。我们表明，质子束团的SM可以通过由前一个电子束团驱动的尾场来播种。SM定时再现性和控制处于调制周期的一小部分的水平。通过这种播种方法，我们独立地控制种子尾场的幅度与电子束团的电荷和SM的增长率与质子束团的电荷。播种导致较大的增长的尾流场比在不稳定的情况下。
2022-03-25 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Two-Pulse Ionization Injection into Quasi-Linear Laser Wakefields
我们描述了一种用于控制电子注入到由引导驱动脉冲驱动的准线性尾场的方案，该方案通过具有短瑞利范围的共线注入激光脉冲电离掺杂剂物种。该方案通过粒子模拟进行了分析，结果显示电子的受控注入和加速达到370 MeV的能量，相对能量扩展为2%，归一化横向发射度为3.0 μm。这是原始APS论文的arXiv版本。它应该被引用为N。Bourgeois，J. Cowley，and S. M. Hooker，Phys. Rev. Lett. 111，155004（2013）。APS链接：http://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevLett.111.155004
2013-11-04 physics.plasm-ph
Ionization injection in a laser wakefield accelerator subject to a transverse magnetic field
通过理论分析和粒子模拟研究了激光尾场加速器（LWFA）中外加横向磁场对电子电离注入的影响。在施加几十特斯拉的磁场时，电子捕获条件和尾场结构都显著改变，使得注入发生在更短的距离上并且以增强的速率发生。此外，由于注入电子的本征椭圆形纵向电荷密度分布，束负载得到补偿。非线性电离注入和随之而来的补偿束负载导致的能量扩散的减少和增强的电荷和最终峰值能量的电子束从LWFA沉浸在磁场。
2018-06-28 physics.plasm-ph
Evolution of equilibrium particle beams under external wakefields
等离子体中的超相对论带电粒子束可以与其自身的径向尾流场达到平衡，然后在形状几乎没有变化的情况下传播。如果某些共同运动的扰动出现在光束前面，它可能会或可能不会破坏光束及其尾流场，这取决于尾流场的相位和振幅。我们数值研究的扰动可以破坏一个单一的短束或训练的许多短束在感兴趣的参数等离子体尾场加速在轴对称配置，以及如何快速。我们发现，有特别危险的尾流场阶段中的光束可以被破坏的扰动非常低的振幅。我们还发现，扰动的振幅大于尾场的训练中的一个单一的束流总是破坏性的。
2022-01-24 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Electron source based on emergence of self-injected electron bunch at plasma wakefield excitation by a TW laser pulse
本文通过模拟数十毫焦、1-2太瓦激光脉冲激发等离子体尾场，研究均匀与高斯等离子体轮廓对自注入电子束能量的影响，证明可产生相对论性自注入束团，作为电子源用于激光加速实验。
2024-09-20 physics.acc-ph physics.plasm-ph
High quality electron beam acceleration by ionization injection in laser wakefields with mid-infrared dual-color lasers
对于激光尾波场加速来说，在保持足够电荷的同时抑制束流能量扩散是关键挑战之一。为了实现这一点，我们提出了双色激光电离注入与组合的激光波长的$2.4\rm μm$和$0.8\rm μm$尾场激发和触发电子注入通过场电离，分别。$2.4\rm μm$波长的激光脉冲使得能够以相对低的激光功率驱动强加速结构。为了进一步降低对激光功率的要求，我们还提出了使用二氧化碳作为工作气体介质，其中碳作为注入元件。我们的全三维粒子模拟结果表明，在不久的将来，在激光参数可达到的条件下，该方案可以获得GeV能级的低能散（约1%）和高电荷（几十皮库仑）的电子束。
2016-03-03 physics.plasm-ph
High brightness, symmetric electron bunch generation in a plasma wakefield accelerator via a radially-polarized plasma photocathode
本文扩展等离子体光阴极方案，采用径向极化激光产生高电荷、高亮度且发射度对称的电子束，并通过贝叶斯优化评估性能，发现其在最优加载下优于线极化方案。
2025-05-16 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Seeding of proton bunch self-modulation by an electron bunch in plasma
AWAKE实验依赖于长质子束的自调制不稳定性来有效地驱动尾场并将电子束加速到GeV级能量。在第一次实验运行（2016-2018）期间，通过播种过程使不稳定性具有相位再现性：短激光脉冲在铷蒸汽中的质子束内共同传播。因此，等离子体的快速产生和束团内的束-等离子体相互作用的开始驱动种子尾场。然而，这种播种方法使束的前部不被调制。聚束前部可以在第二个预形成的等离子体中自调制，并驱动尾场，该尾场将干扰由聚束后部（已经自调制）驱动的尾场和加速过程。本文研究了用短电子束团实现长质子束团的种子自调制。短种子束被放置在质子束之前，导致整个束的自调制。数值模拟表明，该方法具有其他的优点相比，电离前沿的方法。我们讨论的电子束参数（电荷，发射度，横向尺寸在焦点，长度）的要求，有效地种子的自调制过程。我们还提出了初步的实验研究的电子束种子尾场的产生。
2021-06-23 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Acceleration and focusing of positron bunch in a dielectric waveguide accelerator with homogeneous plasma in transport channel
本文给出了等离子体介质尾场加速器中正电子束团聚焦的数值PIC模拟结果。尾场由驱动电子聚束在石英介质管中激发，并嵌入圆柱形金属波导中。介质管的内部区域已经填充有径向均匀的等离子体，在一般情况下具有沿波导轴的真空通道。数值模拟结果表明，在尾流场中，正电子束团的加速和聚焦是可能的。研究了正电子束团的输运和加速与真空通道尺寸和波导长度的关系。
2021-12-11 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Energy Bunching from Sub-Cycle Ionization Injection in Laser Wakefield Acceleration
本文首次实验观测到激光尾场加速中由载波包络相位驱动的能量聚束，利用少周期多太瓦激光在氦氮混合气体中电离注入产生多准单能峰，揭示了亚周期电离注入实现阿秒级控制与束流结构化的潜力。
2025-08-14 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Dynamics of self-injected electron bunches at their acceleration by laser pulse in plasma
数值模拟了在激光脉冲激发的等离子体尾场对自注入电子束团的加速自洽变化到自注入电子束团激发的尾场对自注入电子束团的加速时，自注入电子束团在井喷区的动力学行为。考虑了脉冲训练加速和束流自清洁的优点。
2020-12-09 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Efficient Acceleration of High-Quality GeV-Electron Bunches in a Hybrid Laser- and Beam-Driven Plasma Wakefield Accelerator
Ludwig–Maximilians–Universität München（慕尼黑路德维希-马克西米利安大学）；Heinrich Heine Universität Düsseldorf（杜塞尔多夫海因里希·海涅大学）；Laboratoire d’Optique Appliquée (LOA), CNRS, École polytechnique, ENSTA, Institut Polytechnique de Paris（巴黎理工学院应用光学实验室（LOA），法国国家科学研究中心，巴黎综合理工学院）；Max Planck Institut für Quantenoptik（马克斯·普朗克量子光学研究所）；University of Strathclyde（思克莱德大学）；Helmholtz-Zentrum Dresden–Rossendorf（德累斯顿-罗斯多夫亥姆霍兹中心）
该研究通过混合激光与束驱动等离子体wakefield加速器，实现了高效率的能量传输，显著提升了驱动束到见证束的能量转换效率。
2026-02-27 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Optimized laser-assisted electron injection into a quasi-linear plasma wakefield
提出了一种新的电子注入等离子体尾场加速方案。该方法基于最近提出的通过激光-固体相互作用产生快速电子的技术：具有数十mJ能量的飞秒激光脉冲以$45^o$角度撞击致密等离子体靶，排出良好准直的电子束，并将这些电子束加速到接近镜面方向的几MeV。我们研究了在低密度等离子体中，由外部束流驱动器激发的准线性尾场对这些快电子的捕获。这种配置可能与CERN的AWAKE实验有关。我们改变不同的注入参数：注入的相位和角度，激光脉冲能量。导出了线性轴对称尾流的近似捕获条件。它是用来优化被困电荷，并通过三维粒子模拟验证。结果表明，当加速场为2.5 GV/m时，准线性等离子体波能捕获电荷$\sim$ 100 pC、横向归一化发射度为60 $μ$ m的电子束团，并能将其加速到几GeV的能量，10 m后电子束团的展宽为$\lesssim$ 1%.
2021-09-07 physics.plasm-ph
Experimental Observation of Motion of Ions in a Resonantly Driven Plasma Wakefield Accelerator
实验证实等离子体尾场加速器中离子运动效应与离子质量成反比，由有质动力驱动，并随尾场振幅变化，表现为束团尾部。
2025-02-27 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Ion motion in the wake driven by long particle bunches in plasmas
我们探讨了背景等离子体离子运动在自调制等离子体尾场加速器中的作用。我们采用J. Dawson等离子体片模型，导出了窄束团极限下的横向等离子体电场和有质动力的表达式。我们利用这些结果来确定离子动力学的开始，并证明了离子运动可以发生在自调制等离子体尾场加速器。模拟结果表明，等离子体离子的运动可以导致自调制不稳定性和加速场的早期抑制。然而，背景等离子体离子运动可以通过使用具有较重等离子体的等离子体来完全减轻。
2014-09-15 physics.plasm-ph
Beam Diagnostics in the Advanced Plasma Wakefield Experiment AWAKE
在AWAKE中，自调制质子束团驱动等离子体中的尾流场。最近的实验成功地证明了驱动聚束的自调制以及测试电子的加速的许多方面。接下来的实验将集中在产生一个多GeV的加速电子束，具有低发射度和低能量扩散。该实验需要各种先进的束流诊断来表征皮秒时间尺度上的自调制质子聚束。这些包括光学跃迁辐射和一个条纹相机，用于短时间和长时间尺度的详细成像的自调制和软管，相干跃迁辐射的调制频率测量在100-300 GHz的频率范围和多个荧光屏的核心和晕测量。将给出这些诊断的概述。
2020-12-18 physics.acc-ph physics.plasm-ph
