On the physics of electron ejection from laser-irradiated overdense plasmas
使用一维和二维PIC模拟，我们描述和模拟后向喷射的电子束团时，激光脉冲反射过稠密的等离子体与尖锐的密度梯度在其前侧。研究了激光强度和梯度标度长度对系统的影响。研究发现，在每个激光周期内，入射激光脉冲产生一个大的电荷分离场或等离子体电容器，它将阿秒电子束加速到真空中。该过程对于短梯度标度长度最大化，并且当梯度标度长度与激光波长相当时崩溃。我们开发了一个模型，再现的电子动力学和激光强度和梯度尺度长度的依赖。这个过程被证明是强烈的联系与高谐波产生通过相对论振荡镜机制。
2018-01-31 physics.plasm-ph
Optical probing of shocks driven into overdense plasmas by laser hole-boring
本文报道了λ0 \approx 10 μm强激光脉冲与近临界过密等离子体（ne = 1.8 - 3 nc）相互作用的观测结果。首次采用横向光学探测方法，显示了由初始速度> 10^6 ms-1的激光脉冲驱动的辐射压力钻孔所引起的前表面凹陷，以及由此产生的无碰撞冲击。无碰撞冲击波通过等离子体传播，消散成离子声孤立波，并最终成为碰撞，因为它进一步减慢。这些结论得到了PIC模拟的支持，表明初始演化是由无碰撞机制主导的。
2012-05-22 physics.plasm-ph
Ponderomotive force driven mechanism for electrostatic wave excitation and energy absorption of Electromagnetic waves in overdense magnetized plasma
激光电磁脉冲在等离子体中激发静电波是一个重要的研究课题，它提供了一种将激光电磁场的能量传输到等离子体介质中的方法。本文提出了一种全新的有质动力压力驱动的有限激光脉冲在过密磁化等离子体中激发静电波的机制。采用EPOCH-4.17.10程序框架，利用粒子模拟方法研究了有限长激光脉冲与磁化过密等离子体介质的相互作用。外部磁场被选择为平行于激光传播方向对准。在这种几何结构中，电磁波在等离子体中的传播被识别为哨声或R波和L波。这些波的群速度不同，R和L脉冲的清晰空间分离是可见的。此外，还观察到与在等离子体内部传播的EM脉冲相关联的静电扰动的激发。这些静电扰动是重要的，因为它们将激光能量耦合到等离子体介质。静电振荡的激发在这里通过由两种等离子体物质感受到的（电磁脉冲的）有质动力之间的差异产生的电荷分离的全新机制来理解，即，磁化等离子体中的电子和离子。
2021-05-25 physics.plasm-ph
Surface Oscillations in Overdense Plasmas Irradiated by Ultrashort Laser Pulses
本文研究了强激光脉冲垂直入射过密等离子体中电子表面振荡的产生。二维（2D）粒子细胞模拟显示了从一个平面，静电振荡在$2ω$，与$ω$的激光频率，一个二维电磁振荡在频率$ω$和波矢量$k>ω/c$的过渡。一个新的电子参数不稳定性，涉及到一个一维静电振荡衰减成两个表面波，被引入到解释的基本特征的二维振荡。这种效应导致在几个激光周期内等离子体表面的波纹，并且可能对激光与固体靶的相互作用产生强烈的影响。
2001-10-29 physics.plasm-ph
Sustained Comoving Acceleration of Overdense Plasmas by Colliding Laser Pulses
我们回顾了最近的PIC模拟结果，这些结果表明，从两侧用超强激光脉冲照射薄的过密等离子体板，可以导致表面电子的持续共动加速，其能量远高于传统的有质动力极限。只有当电子横向漂移出激光束时，加速才会停止。我们展示了基于有限激光光斑尺寸的参数研究的最新2.5D结果，并讨论了可用于测试这些结果的未来激光实验。
2006-04-19 physics.plasm-ph
Harmonic generation in the interaction of laser with a magnetized overdense plasma
本文利用粒子模拟方法详细研究了磁化等离子体中O模和X模的谐波产生机制。为此，已进行了大量的等离子体中传播的反射和透射的电磁辐射的详细表征。谐波产生的效率示出增加与入射激光强度。谐波效率也与磁场强度有关。这项工作表明，有一个最佳值的磁场在谐波产生效率最大化。观测结果与理论分析一致。对于0模式配置，这是令人信服的，因为谐波产生提供了激光能量可以在过密等离子体区域内传播的机制。
2021-09-20 physics.plasm-ph
Effects of hole-boring and relativistic transparency on particle acceleration in overdense plasma irradiated by short multi-PW laser pulses
采用包含辐射摩擦的完全相对论、实几何粒子模拟方法，研究了超短超强激光脉冲在半无限高密度氢等离子体中的传输特性。相对论透明和钻孔制度被发现是敏感的横向等离子体场，后向光反射，和激光脉冲偏转。对于接近$I\sim10^{24}$ W/cm $^2$的激光强度，质子的直接激光加速以及离子库仑爆炸导致它们注入激光脉冲前沿的压缩电子波的加速相。质子被加速到10-20 GeV，密度大约是临界密度的几倍。这种效应强烈依赖于初始密度和激光强度，随着初始密度的增加和激光强度的减小，这种效应消失。
2019-04-19 physics.plasm-ph
Particle-In-Cell observations of Brillouin scattering for laser interacting with magnetized overdense plasma
利用一维粒子模拟软件OSIRIS-4.0研究了激光电磁脉冲与过密磁化等离子体靶的相互作用。外部磁场被选择为沿着激光传播方向定向。这种几何形状支持右（R）和左（L）圆极化电磁波在等离子体中的传播。当激光脉冲的频率落在L波和/或R波的色散曲线的通带内时，允许激光脉冲在等离子体内部传播。选择所施加的外部磁场的强度作为参数，以确保激光频率位于适当的通带内。结果表明，对于入射激光的所有可能的偏振态，都发生了包括散射电磁波和静电模的参量过程。参量过程被认为是由于布里渊后向散射过程。
2022-03-23 physics.plasm-ph
Overdense microwave plasma heating in the CNT stellarator
在低场、低纵横比碳纳米管仿星器中，利用2.45 GHz微波加热获得了过密等离子体。在0模式中注入8kW的功率，或者在非常（X）模式中注入6.5kW的功率，测量到高于普通（O）模式截止密度四倍的密度。温度分布在等离子体边缘处达到峰值。这归因于在上混合谐振层处的X模式的碰撞阻尼。X模式通过隧道、模式转换或在壁和容器内线圈的偏振扰频反射之后到达该位置，而不管初始发射是在O模式还是X模式下。全波数值模拟证实了这一解释。此外，由于CNT等离子体在这些低微波功率水平下未完全电离，电子密度显示出随功率增加。还观察到（对于O模式发射）并讨论了对磁场强度的依赖性。
2017-08-09 physics.plasm-ph
A new regime of anomalous penetration of relativistically strong laser radiation into an overdense plasma
结果表明，相对论强激光穿透到过密等离子体，可访问的自诱导透明，发生在一个有限的长度。穿透长度主要取决于过密等离子体参数，并在超过自诱导透明阈值后随入射强度的增加而增加。精确的解析解描述的等离子体场分布。
2000-07-13 physics.optics physics.plasm-ph
Spontaneous formation of magnetic dipoles by interaction of intense laser with overdense plasma
当激光场入射到过密等离子体上时，它无法穿透过密等离子体内部。然而，它的一部分能量通过各种机制（例如真空和$\vec{J} \times \vec{B}）加热[1，2]）转移到电子。这些高能电子在等离子体内部的动力学是一个非常有趣的领域。本文用二维PIC（Particle-In-Cell）模拟方法证明了当强激光脉冲入射到过密靶上时，会产生高能电子，这些高能电子自发地组织起来形成相干结构。这些相干结构被观察到具有与EMHD（电子磁流体动力学）模型[3]的解所显示的类似的动力学特征。值得注意的是，EMHD是一个近似模型，适用于非相对论性电子的动力学。然而，在这些模拟中，由于激光强度非常高，电子能量处于相对论状态。因此，它表明，相对论动力学也允许存在鲁棒相干结构。在粒子水平上观察到有趣的动力学行为，这表明相干结构在其折叠中吸收背景电子，随后以更高的能量发射它们。
2020-03-20 physics.plasm-ph
Total absorption of an electromagnetic wave by an overdense plasma
我们从理论和实验上证明了当在等离子体表面前放置一个亚波长衍射光栅时，电磁波可以被过密等离子体完全吸收。吸收是由于表面等离子体波（等离子体激元-极化激元）的耗散，所述表面等离子体波已经被衍射的电磁波的渐逝分量共振激发。开发的理论模型允许一个确定的条件下，总吸收。
2005-09-04 physics.optics physics.plasm-ph
Broad-band polarization-independent total absorption of electromagnetic waves by an overdense plasma
我们在实验和理论上都表明，表面等离子体激元（SPP）激发引起的过密等离子体对电磁波的与偏振无关的宽带吸收可以通过两个因素的结合来实现：非零入射角和二维圆形衍射光栅放置在等离子体边界前方适当选择的距离处。直接检测SPP已经实现了第一次使用嵌入在等离子体中的微型天线。
2010-08-20 physics.optics physics.plasm-ph
Controlling the ellipticity of attosecond pulses produced by laser irradiation of overdense plasmas
高强度激光脉冲和固体靶的相互作用提供了一种有前途的方法来创建紧凑，可调谐和明亮的XUV阿秒源，可以成为各种应用的独特工具。然而，重要的是要控制这种XUV辐射的偏振状态，并在最有效的产生机制中这样做。利用相对论电子弹簧（RES）模型和粒子模拟（PIC），我们证明了通过调节激光辐射的偏振和入射角，可以在很宽的参数范围内调节产生的阿秒脉冲的偏振态.特别是，我们证明了在各种各样的设置产生圆偏振阿秒脉冲的可能性。
2018-04-03 physics.plasm-ph
Electron heating in bulk overdense plasma aided by time dependent external magnetic field
本文利用时变外部磁场在过密等离子体中实现激光传播与电子回旋共振，并通过PIC模拟系统研究了不同磁场剖面、激光强度和偏振下的电子加热增益。
2025-07-03 physics.plasm-ph
Relativistic Self-Induced Transparency Effect During Ultraintense Laser Interaction with Overdense Plasmas: Why It Occurs and Its Use for Ultrashort Electron Bunch Generation
对超强激光与过密等离子体相互作用中的相对论自感透明效应提出了一种新的解释。我们研究了它的分析和验证直接建模PIC和动力学方程模拟。在此基础上，提出了一种产生飞秒量级超短高能电子束团的方法，并进行了数值模拟研究
2008-10-22 physics.optics physics.plasm-ph
Intense isolated few-cycle attosecond XUV pulses from overdense plasmas driven by tailored laser pulses
利用粒子模拟技术，提出了一种产生高强度孤立的阿秒数周期XUV脉冲的方法。当具有锐边的剪裁激光脉冲照射箔靶时，可以激发出强的横向净电流，从靶背面发射出几个周期的XUV脉冲。孤立脉冲在时域中是超短的，持续时间为几百阿秒。与其他高次谐波XUV源相比，它在光谱域中的带宽也很窄。它的大部分能量被限制在等离子体频率附近，并且在等离子体频率以下没有低次谐波。实验还表明，可以产生峰值场强达$ 8\times 10^{12} $ V $\mathrm{m}^{-1}$的XUV脉冲。不需要脉冲选择和光谱过滤，这种强烈的几个周期的XUV脉冲更适合于许多应用。
2014-06-12 physics.plasm-ph
Optical Probing of Ultrafast Laser-Induced Solid-to-Overdense-Plasma Transitions
该研究利用单发近红外探针透射测量并结合固态与动力学等离子体模型，可视化纳米类金刚石碳膜在低强度激光上升沿向过稠密等离子体转变的亚皮秒过程。
2023-09-01 physics.plasm-ph
Effect of ion mass on pair production in the interaction of an ultraintense laser with overdense plasmas
用粒子模拟方法研究了超强激光与稠密等离子体相互作用中离子质量对电子对产生的影响。结果表明，离子质量越大，所激发的静电场越高，越宽，这是后向光子数增加的原因。由于后向光子与入射激光的正面碰撞增加，对产额也得到加强。通过对各粒子种类的密度演化和角度分布的考察，进一步阐明了电子对产额增强的起源。
2016-05-22 physics.plasm-ph quant-ph
Laser wakefield acceleration driven by few-cycle laser pulses in overdense plasmas
我们测量了相对论范围内超短激光脉冲与固体密度等离子体相互作用中高能电子的发射。我们检测到的电子束，只出现了几个周期的脉冲（< 10 fs）和大等离子体尺度长度（$L > λ_0$）。数值模拟，与实验一致，揭示了这些电子被加速的激光尾流场。在等离子体的近临界密度区，几个周期的激光脉冲确实共振激发了等离子体波。然后电子通过电离注入等离子体波并加速到相对论能量。这项研究提供了一个前所未有的洞察物理发生在几个周期的制度。
2018-06-01 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Theory of high harmonic generation in relativistic laser interaction with overdense plasma
用解析和数值方法研究了超相对论短脉冲激光与稠密等离子体相互作用产生的高次谐波。在超相对论相似理论的基础上，我们证明了高次谐波谱是普适的，即它不依赖于相互作用的细节。该谱包括$n<\sqrt{8α}γ_{\max}^3$的幂律部分$I_n\propto n^{-8/3}$，然后是指数衰减。这里，$γ_{\max}$是等离子体表面的最大相对论性$γ$因子，$α$是此时表面速度的二阶导数。在$\propto γ_{\max}^3$处的高次谐波截止在参数上大于基于多普勒效应的“振荡镜”模型预测的$4 γ_{\max}^2$。我们的理论的基石是新的物理现象：尖峰的相对论$γ$ -因子的等离子体表面。这些尖峰定义了高次谐波频谱，并导致反射辐射中的阿秒脉冲。
2006-04-28 physics.gen-ph physics.plasm-ph
Excitation of nonlinear one-dimensional wake waves in underdense and overdense magnetized plasma by a relativistic electron bunch
本文研究了相对论性均匀电子束团通过处于平衡状态的冷磁化等离子体时，在束团密度与等离子体密度之比为任意值时激发尾波的情况。该分析基于磁场足够强的假设（$ω_B\gg ω_p$，其中$ω_p$和$ω_B$分别是电子等离子体和回旋频率）。分析了束团内外等离子体电子动量的周期解和非周期解。结果表明，强外磁场的存在可以增加尾波的振幅和最大Transformer比，后者在束团密度低于无磁场时达到。找到了获得尾流场振幅和Transformer比最大值的最佳条件。
1999-05-22 physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Collisionless Absorption of Intense Laser Beams by Anharmonic Resonance
啁啾脉冲放大技术发明20年后，高密度物质对强激光辐射无碰撞吸收的物理机制仍然没有得到充分的理解。我们表明，在自生等离子体电位的单等离子体层（冷等离子体模型）或个别电子（暖等离子体），分别非谐共振，构成了领先的物理机制的碰撞无吸收在过密等离子体。类似于碰撞，共振提供了自由电子电流相对于驱动激光场的有限相移，这对于从激光束到任何介质的能量转移是必需的。文中还提出了一种新的有效的波浪破碎方案。
2008-05-13 physics.plasm-ph
Generation of Polarized Overdense Pair-photon Fireball via Laser-Driven Nonlinear-linear QED Cascade
Xi’an Jiaotong University（西安交通大学）；China Institute of Atomic Energy（中国原子能科学研究院）
本文提出一种利用激光驱动非线性-线性量子电动力学级联生成极化过密电子-光子火球的方法，该方法显著降低了实验室中生成密集火球所需的激光强度阈值，实现了高极化和准中性火球的生成。
2026-07-07 physics.plasm-ph
Standing Electromagnetic Solitons in Degenerate Relativistic Plasmas
利用相对论流体力学和麦克斯韦方程组研究了完全简并的过密电子等离子体中高频电磁孤立子的存在性。在相对论和非相对论简并等离子体中均发现了稳定的孤子解。
2015-04-16 physics.plasm-ph
Broadening of Cyclotron Resonance Conditions in the Relativistic Interaction of an Intense Laser with Overdense Plasmas
研究了强磁场作用下稠密等离子体与强激光的相互作用。当环境磁场的回旋频率高于激光频率时，激光的电磁场被转换为沿着场线传播的哨声模式。由于哨声波的性质，激光穿透到没有截止密度的稠密等离子体中，通过回旋共振产生超热电子。结果表明，由于激光场加速的相对论电子的存在，在较宽的外场条件下，回旋共振吸收有效地发生。共振的环境场的上限与相对论激光强度的平方根成比例地增加。大振幅哨声波的传播可以提高等离子体加热和致密等离子体深处粒子加速的可能性。
2017-09-29 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Absorption of Ultrashort Laser Pulses in Strongly Overdense Targets
报道了亚10 fs高对比度Ti：Sa激光脉冲入射固体靶的首次吸收实验。激光脉冲的非常好的对比度确保了非常小的预等离子体的形成，并且脉冲与接近固体密度的物质相互作用。实验结果表明，在80 °入射角下，p偏振激光脉冲被吸收达80%。PSC PIC程序的模拟结果清楚地证实了观测结果，并表明无碰撞吸收在陡峭的密度剖面中有效地工作。
2008-06-25 physics.plasm-ph
Electron injection and acceleration into laser-driven wakefield from a solid overdense plasma target
Université de Bordeaux-CNRS-CEA（波尔多大学）；CEA/DRF/IRAMIS, CNRS, École Polytechnique, Institut Polytechnique de Paris（法国原子能和替代能源委员会/研究和技术开发部/核能及替代能源研究所，法国国家科学研究中心，巴黎综合理工学院，巴黎理工学院）；CEA, IRFU, DACM, Université Paris-Saclay（法国原子能和替代能源委员会，核物理研究所，原子和分子动力学实验室，巴黎萨克雷大学）；LULI, CNRS, CEA, Sorbonne Université, École Polytechnique, Institut Polytechnique de Paris（激光等离子体相互作用实验室，法国国家科学研究中心，法国原子能和替代能源委员会，索邦大学，巴黎综合理工学院，巴黎理工学院）；Swiss Plasma Center, École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL)（瑞士等离子体中心，洛桑联邦理工学院）；Sorbonne Université（索邦大学）
提出一种结合固体过密靶电子提取与相邻欠密等离子体尾波加速的两级激光等离子体加速方案，通过参数研究和二维PIC模拟证明了高效电子注入和高电荷、高能量电子束的产生。
2026-08-11 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Thermonuclear Fusion Triggered by Collapsing Standing Whistler Waves in Magnetized Overdense Plasmas
利用二维和一维粒子模拟方法研究了哨声驻波引发的热聚变等离子体。当驻哨声波由于离子等离子体波的破波而塌陷时，电磁波的能量直接转移到离子动能。在这里，我们发现，即使在多维模拟的多离子物种的目标，如氘氚（DT）冰和固体氨硼烷（H $_6$ BN）的离子加热的哨声驻波是可操作的。离子的能量转换效率变得高达注入的激光能量的15%，这显著地取决于靶厚度和激光脉冲持续时间。如果选择合适的激光等离子体条件，离子温度可以达到几十keV或更高。用这种方法产生的DT聚变等离子体作为有效的中子源是非常有用的。我们的数值模拟表明，中子产生效率超过10 $^9$ n/J每球面度，这是超越了目前的国家的最先进的激光实验的成就。驻波哨声加热将扩大磁约束激光聚变的替代点火设计的实验可能性，也为更困难的聚变反应，包括非中子质子硼反应。
2020-01-08 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Effects of laser wavelength and density scalelength on absorption of ultrashort intense lasers on solid-density targets
本文从激光波长不同的角度重新研究了强激光脉冲与过密等离子体相互作用过程中的热电子温度和电子能谱。在与具有固定离子的过密等离子体的相互作用中，通过粒子模拟测量的热电子温度由$I$而不是$I λ^2$缩放，其中$I$和$λ$分别是激光强度和波长。
2004-10-23 physics.plasm-ph
Mode-Selective Laser Propagation and Absorption in Strongly Magnetized Inhomogeneous Plasma
Department of Physics, College of Science, Shantou University（汕头大学理学院物理系）；College of Engineering Physics, Shenzhen Technology University（深圳技术大学工程物理学院）
研究强磁场不均匀等离子体中偏振激光的传播与吸收特性，揭示了R波和L波在不同磁场条件下的吸收行为及能量沉积机制。
2026-03-10 physics.plasm-ph
Plasma Formation Dynamics in Intense Laser-Droplet Interaction
利用三维相对论粒子模拟方法研究了强激光与液滴相互作用中的电离动力学。特别感兴趣的是激光强度和频率制度，最初透明的，波长大小的目标是不均匀电离。相反，电荷分布在子周期尺度上在空间和时间上都发生变化。人们可以称之为极端非线性米氏光学制度。我们发现，尽管事实上，在液滴表面产生的等离子体是过密的振荡电场可以渗透到液滴在一定的角度下，θ，并在刚刚产生的等离子体中传播。这种效应可以归因于标准Mie理论预测的液滴表面的局部场增强。场向液滴中的渗透导致在液滴内部形成高度不均匀的电荷密度分布，主要集中在极化平面中。我们提出了一个自相似的，指数拟合的分数电离度，它只依赖于一个无量纲的组合的电场振幅，液滴半径，和等离子体频率只有一个弱的依赖于激光频率在过密制度。
2013-03-08 physics.plasm-ph
Solitary versus Shock Wave Acceleration in Laser-Plasma Interactions
用数值模拟的方法研究了超强激光与稠密等离子体相互作用中激发非线性静电波（如激波和孤子）以及由此产生的离子加速问题。孤子的稳定性和激波的形成强烈地依赖于离子的速度分布。离子谱中的单能成分是由孤立波的"脉冲"反射产生的。可能的相关性，最近的实验“冲击加速”进行了讨论。
2011-11-28 physics.plasm-ph
Zero vector potential mechanism of attosecond absorption in strongly relativistic plasmas
在强相对论体系中，对激光与物质相互作用的物理理解是非常重要的。本文描述了强激光脉冲与过密等离子体相互作用中真空-固体边界处产生快电子的一种新机制。这是一个没有类似的经典，非相对论性激光等离子体相互作用。在这里，提供了确凿的证据，快速电子产生的关键贡献是由矢量势的零点。我们表明，新的机制导致缩放的快电子能量，这明确地依赖于等离子体密度，从而提供了一个新的见解相对论激光物质相互作用。此外，研究表明，这种新的机制通过将能量注入阿秒持续时间电子聚束传递的过密等离子体中，对相互作用做出了主导贡献。这种新的理解将允许未来通过适当控制激光脉冲偏振来产生单个超亮阿秒X射线脉冲[1]-[7]。这个过程也将允许产生单脉冲阿秒电子聚束，可以在激光尾场加速器中进一步加速[8]-[10]。将受益于这种新见解的其他应用包括激光驱动离子加速器[11]-[15]，快速点火惯性约束聚变[16]-[18]以及强度前沿的基础研究[19]-[20]。
2010-09-04 physics.plasm-ph
Optical Multi-hysteresises and "Rogue Waves" in Nonlinear Plasma
由于自由电子的相对论质量效应，在强光照射下，过密等离子体层会表现出显著的非线性光学效应：反射和跃迁的多重散射，以及出现巨大的“流氓波”。这些是被困在层内的准孤立子场尖峰，一旦它们被更大数量级的泵浦激发，它们就被入射辐射维持，其峰值强度只有一小部分。这种现象甚至在具有“软”边界的层中以及在具有低吸收的半无限等离子体中也持续存在。
2010-03-15 physics.plasm-ph
Incoherent synchrotron emission of laser-driven plasma edge
当相对论强线偏振激光脉冲入射到过密等离子体时，在等离子体边缘形成一个致密的电子层，电子层的相对论运动导致高次谐波产生、离子加速和γ光子的非相干同步辐射。在这里，我们提出了一个自洽的分析模型，描述的边缘运动，并将其应用到由超相对论等离子体电子的非相干同步辐射的问题。该模型考虑了高次谐波的相干辐射反应和Landau-Lifshitz形式的非相干辐射反应。分析结果与三维粒子模拟在一定的参数区域，对应于相对论电子弹簧相互作用制度。
2015-08-24 physics.plasm-ph
Relativistic acceleration of electrons injected by a plasma mirror into a radially polarized laser beam
提出了一种利用周期数少的径向偏振激光脉冲产生飞秒、相对论、高电荷电子聚束的方法。在这种方案中，入射激光脉冲反射离开过密等离子体，该过密等离子体将电子注入反射脉冲中。Particle-In-Cell模拟表明，等离子体理想地注入电子，导致与以前的方法相比，加速电子束团的电荷和能量急剧增加。这种方法可以用来产生飞秒pC聚束的能量在1-10 MeV的范围内，使用现实的激光参数对应于当前kHz的激光系统。
2020-04-08 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
Quasi mono-energetic, relativistic electron acceleration in a femtosecond, high intensity laser excited solid magnet
Indian Institute of Technology Delhi（印度理工学院德里分校）；Tata Institute of Fundamental Research（塔塔基础研究所）
研究超强激光与磁化过密等离子体相互作用，通过粒子模拟等方法，产生准单能电子，揭示电子伯恩斯坦波作用，实验证明其可行性，为高能密度等离子体系统提供新的粒子加速和能量沉积范式。
2026-07-08 physics.acc-ph physics.comp-ph physics.plasm-ph
Towards Control of Steady State Plasma on Tore Supra
Tore Supra托卡马克是世界上最大的超导磁聚变装置，一直致力于长持续时间高性能放电研究。随着稳态磁场和水冷等离子体面临的组件，放电长达6分24秒的持续时间与注入/提取的能量高达1 GJ已执行。Tore Supra实时测量和控制（RTMC）系统已经升级，以解决专门用于长脉冲操作的方案，同时控制越来越多的等离子体参数。这包括在放电过程中可能进行自校准的等离子体平衡控制、可能进行颗粒注入的等离子体密度控制、避免磁流体动力学（MHD）不稳定性的电流分布控制以及防止过热的面向等离子体的部件的红外监控。这些改进大多与托卡马克在完全稳态区的运行有关。
2007-12-13 physics.plasm-ph
Self consistent hydrodynamic description of the plasma wake field excitation induced by a relativistic charged-particle beam in an unmagnetized plasma
本文对细长相对论电子束在非磁化过密等离子体中的传输，提出了一个自洽的非线性流体动力学理论。束粒子的轨迹以及它们的速度扩散的随机分量由各向异性温度建模，允许束动力学近似为3-D绝热膨胀/压缩。{It结果表明，即使在不存在非线性等离子体尾流力的情况下，由于绝热压缩/稀疏的非线性效应，也可以实现光束在横向上的局域化，并构造出相干定态.数值计算揭示了光束聚焦和散焦的可能性，但通过适当的调整，光束的寿命可以显着延长，从而观察到横向振荡，{类似于}热波和Vlasov动力学模型中预测的。
2017-06-30 physics.plasm-ph
Approximate semi-analytical solutions for the steady-state expansion of a contactor plasma
本文用流体模型研究了无碰撞、静电、准中性等离子体羽流向真空的稳态膨胀。我们分析近似的半解析解，可以用来代替更昂贵的数值解。特别是，我们集中在公园和卡茨（1979年），Korsun和Tverdokhlebova（1997年），和Ashkenazy和Fruchtman（2001年）的早期研究。通过计算相对于数值解的误差，我们可以判断每个解的有效性范围。此外，我们介绍了一个概括的早期模型，具有更广泛的适用性，在等离子体注入配置文件。最后，我们展示了一个简单的方法来扩展所讨论的解决方案的情况下，注入非零方位角速度的等离子体羽。
2015-01-07 physics.plasm-ph
PISCES-RF: a liquid-cooled high-power steady-state helicon plasma device
射频（RF）驱动的螺旋等离子体源可以在氩气中以相对中等的功率（< 2 kW）产生相对高密度的等离子体（n > 10^19 m-3）。然而，为了产生类似的高密度等离子体用于聚变相关气体，例如氢、氘和氦，需要高得多的RF功率。对于非常高的RF功率，在RF源设计中使用的RF透明电介质窗口的热问题限制了等离子体操作时间尺度。为了缓解这一限制，我们设计，建造和测试了一种新型的液体冷却的RF窗口，允许在高功率（高达20千瓦）的稳态操作。去离子（DI）水，在两个同心的介电RF窗口之间流动，被用作冷却剂。我们表明，一个完整的方位角毯去离子水不会降低等离子体的生产。我们使用氩和氢都获得了稳态的高密度等离子体（n > 10^19 m-3，T_e ~ 5 eV）。通过对去离子水的量热法，我们测量了在稳态条件下由冷却剂去除的净热量。使用红外（IR）成像，我们计算恒定的等离子体热沉积和测量最终的稳态温度分布图案的陶瓷层的内表面上。我们发现，热沉积模式如下的螺旋形状的天线。我们还显示了由DI水吸收的热量之间的一致性，如通过量热法测量的，以及由于等离子体加热和吸收的RF的组合效应而导致的总热量。这些结果被用来回答关键工程问题的200千瓦射频设备（MPEX：材料等离子体暴露eXperiment）被设计在橡树岭国家实验室（ORNL）作为下一代等离子体材料相互作用（PMI）设备。
2020-12-30 physics.plasm-ph
Ion heating in the PISCES-RF liquid-cooled high-power, steady-state, helicon plasma device
通常使用射频（RF）驱动的螺旋等离子体源，因为它们能够以相对中等的功率（典型的RF功率< 2 kW）产生高密度氩等离子体（n > 10^19/m^3）。典型的电子温度< 10 eV，典型的离子温度< 0.6 eV。一个新设计的螺旋天线组件（同心，双层，完全液体冷却的RF透明窗口）在稳定状态下运行的RF功率高达10千瓦。我们报告的氩等离子体密度，电子温度和离子温度对射频功率的依赖性。在10 kW功率下，用激光诱导荧光法测量了氩等离子体中离子温度> 2 eV，这与简单的体积平均0-D功率平衡模型一致。1-D蒙特卡罗模拟的中性密度分布在这些等离子体条件下显示出强烈的中性耗尽附近的核心和预测中性温度远高于室温。在这种高功率螺旋源中产生的等离子体（当采用轻离子时）非常适合于聚变偏滤器等离子体-材料相互作用研究和中性束的负离子产生。
2020-12-30 physics.plasm-ph
Dust remobilization in fusion plasmas under steady state conditions
首次报道了等离子体力作用下尘埃再活化的实验和理论研究。分析了稳态条件下聚变装置再动员的主要理论问题。特别是，粘附力的主导作用是突出和通用的再动员条件-直接解除，滑动，滚动-制定。提出了一种新的实验技术，根据控制粘附的钨样品上的灰尘颗粒结合的灰尘沉积轮廓的详细映射之前和之后的等离子体暴露。介绍了在TEXTOR托卡马克和EXTRAP-T2 R反场箍缩装置上的原理验证实验。Pilot-PSI线性设备的多功能环境允许使用不同的磁场拓扑结构和不同的等离子体条件进行实验，并辅以相机观察。
2015-11-19 physics.plasm-ph
Electromagnetic energy penetration in the self-induced transparency regime of relativistic laser-plasma interactions
介绍了相对论强激光辐射穿透过密等离子体的两种情形，这种等离子体可通过自感透明获得。对于超临界密度小于1.5倍的临界，激光能量的渗透发生移动到等离子体中的孤子状结构。在较高的背景密度下，激光仅在有限的长度上穿透，该长度随着入射强度而增加。在这种情况下，等离子体场结构代表交替的电子层，这些电子层被耗尽区隔开大约半个波长。
2000-10-24 physics.optics physics.plasm-ph
Analytical Solution of the O-X Mode Conversion Problem
本文用抛物柱面方程解析地求解了在密度梯度和磁场所成平面内的临界层上的寻常波在过密等离子体中激发慢非常波的问题。导出了透射系数随角度变化的公式。
2010-02-10 physics.plasm-ph
Short Intense Laser Pulse Collapse in Near-Critical Plasma
据观察，一个强烈的超短激光脉冲与过密的气体射流的相互作用的结果在脉冲崩溃和沉积的显着部分的能量在一个小的和良好的本地化的体积中的气体射流的上升部分，在那里的电子被有效地加速和加热。在时间和空间上光学监测了以亚相对论速度（~c/3）膨胀超过150微米的无碰撞等离子体，并将其归因于与热电子流相关的气体的准静态场电离。与观测结果吻合良好的数值模拟表明，相对论电子的坍缩区域加速，以及一个相当大的磁偶极子的激发，维持电子电流超过几皮秒。讨论了直接从气体射流中产生高重复频率离子束的前景。
2012-09-12 physics.plasm-ph
Containing intense laser light in circular cavity with magnetic trap door
粒子模拟结果表明，强圆偏振激光在等离子体与固体密度的圆形铝壳层相互作用之前，可以在腔内保持数百个光波周期。右旋CP激光脉冲可以通过充满入射孔的高磁化过密H等离子体板几乎无反射地传播到腔中。然后，被捕获的激光在板和壳等离子体的内表面处被多次反射，逐渐将能量损失给后者。与入射激光相比，频率仅略微加宽，并且由于出现弱的近各向同性和均匀的高次谐波而略微修改波矢量。
2017-01-11 physics.plasm-ph
Intense harmonics with time-varying orbital angular momentum from relativistic plasma mirrors
在这项工作中，使用三维粒子在细胞模拟和分析的考虑，我们展示了强烈的高阶等离子体表面谐波进行随时间变化的轨道角动量（OAM）-自转矩。我们表明，通过使用两束具有不同OAM $l_1$和$l_2$的激光束，并且彼此之间具有一定的延迟，并且将它们斜射在过密等离子体靶上，可以产生具有OAM的谐波，所述OAM从$nl_1$到$nl_2$，其中$n$是谐波的阶数。这种强烈的自转矩谐波可以为超快光谱学提供新的可能性。
2021-12-30 physics.optics physics.plasm-ph
Plasma pressure response to non-inductive current drive in axisymmetric visco-resistive MHD steady-states
针对黏阻 MHD 托卡马克稳态模型压力水平不真实的问题，本文构建压力 Poisson 方程并引入非感应电流驱动修正环向电流，显著改善压力剖面。
2025-07-28 physics.plasm-ph
Pellet-Size Scaling of Quasi-Steady-State Plasma Performance in Wendelstein 7-X
Oak Ridge National Laboratory（橡树岭国家实验室）；Max Planck Institute for Plasma Physics（马克斯·普朗克等离子体物理研究所）；Type One Energy
该研究通过分析W7-X 2024-2025年弹丸注入实验，发现弹丸尺寸与准稳态储能正相关，并指出更大弹丸可进一步提升等离子体性能。
2026-09-15 physics.plasm-ph
Gyrokinetic turbulent transport simulations on steady burning condition in D-T-He plasmas
National Institute for Fusion Science, National Institutes of Natural Sciences（国立研究开发法人 国立科学研究所 核聚变科学研究所）；The Graduate University for Advanced Studies（高等研究院）；PRESTO, Japan Science and Technology Agency（日本科学技术振兴机构 PRESTO项目）；Graduate School of Engineering, Kyoto University（京都大学 工学研究科）
本文通过反磁动力学-Vlasov模拟研究了D-T-He等离子体中由ITG和TEM驱动的湍流输运，揭示了稳态燃烧条件下粒子流的不平衡现象，并首次识别了满足Reiter条件的剖面状态。
2026-02-26 physics.plasm-ph
Sequential steady state co-rotating dust vortices in sheared streaming plasma
本文进一步系统地扩展了由无界流动等离子体驱动的轴对称环形系统中尘埃云的二维流体动力学模型，使之适用于不同的有界尘埃域纵横比和大范围的运动粘度。这项工作已经证明了惯性和扩散的传输过程之间的相互作用的结构变化的稳定的尘埃流从对称到不对称的性质在较高的雷诺数（Re）制度，其中流动流线变成更圆的结构分叉发生通过一个阈值参数。与许多实验观测结果一致，高度非线性（即，高Re）区域的特征是临界转变为一个新的自相似多个同向旋转涡，以及单一特征尺寸的圆形核心区域，并在边界附近被充满弱涡的强剪切层包围。它进一步揭示了核心区域持续的系统参数在很宽的范围内的非线性制度和其特征尺寸主要是由限制边界之间的最小距离。自相似同向旋转涡旋的阈值参数、涡旋大小、强度和数目主要取决于有界尘埃区域的长宽比。这些非线性的解决方案提供洞察的结构转变和共存的自相似的稳定的同向旋转的尘埃等离子体实验，以及许多相关的复杂的驱动耗散自然流系统的现象。
2018-11-26 physics.plasm-ph
