通过纳秒脉冲的拉曼放大产生皮秒、千焦、拍瓦laser脉冲

Volumetric heating of nanowire arrays to keV temperatures using kilojoule-scale petawatt laser interactions

We present picosecond-resolution streaked K-shell spectra from 400 nm-diameter nickel nanowire arrays, demonstrating the ability to generate large volumes of high energy density plasma when combined with the longer pulses typical of the largest short pulse lasers. After irradiating the wire array with 100 J, 600 fs ultra-high-contrast laser pulses focussed to $>10^{20}$ W/cm$^{2}$ at the Orion laser facility, we combine atomic kinetics modeling of the streaked spectra with 2D collisional particle-in-cell simulations to describe the evolution of material conditions within these samples for the …

High power gamma flare generation in multi-petawatt laser interaction with tailored targets

Using quantum electrodynamics particle-in-cell simulations, we optimize the gamma flare ($γ$-flare) generation scheme from interaction of high power petawatt-class laser pulse with tailored cryogenic hydrogen target having extended preplasma corona. We show that it is possible to generate an energetic flare of photons with energies in the GeV range and total flare energy being on a kilojoule level with an efficient conversion of the laser pulse energy to $γ$-photons. We discuss how the target engineering and laser pulse parameters influence the $γ$-flare generation efficiency. This type of exp…

千焦耳级激光加速实现电子-正电子及缪子束的高效产生

Kilojoule-scale laser acceleration enabling efficient generation of electron-positron and muon beams

本研究提出优化的直接激光加速机制，在千焦耳级激光下产生高电荷电子束，进而生成大量正电子和缪子，为实验室对等离子体研究提供可行方案。

皮秒-拍瓦laser -块点火雪崩硼聚变的双加速度和双磁场

Picosecond-petawatt laser-block ignition of avalanche boron fusion by ultrahigh acceleration and ultrahigh magnetic fields

氢（质子）与硼同位素11（HB 11）反应产生的聚变能量产生三个稳定的氦核，与DT聚变相比没有核辐射问题。但是，由纳秒激光脉冲驱动的HB 11反应具有热压缩和激光点燃是极其困难的。当用皮秒激光脉冲照射产生具有100倍加速的非热等离子体块点火时，这一点发生了根本性的变化。这使用非线性（有质动力）力，即使在二元反应的悲观假设下，也令人惊讶地产生与DT融合相同的阈值。在评估了由千特斯拉磁场捕获的圆柱形反应之后，并使用测量到的高度增加的HB 11聚变增益来证明次级反应中三个α的雪崩，得出了以具有竞争力的成本获得绝对清洁能源的可能性的结论。

预脉冲和放大自发发射对拍瓦级laser与薄固体靶相互作用的影响

Prepulse and amplified spontaneous emission effects on the interaction of a petawatt class laser with thin solid targets

当有限对比度的拍瓦激光脉冲照射微米厚的箔时，预脉冲（包括放大的自发发射）产生预等离子体，其中激光脉冲的超短相对论强部分（主脉冲）由于相对论自聚焦而获得更高的强度，并且经历快速耗尽，将能量转移到快速电子。如果预等离子体厚度是最佳的，则主脉冲可以比理想的、无限对比度的激光脉冲更有效地到达产生快离子的目标。建立了一个简单的预等离子体靶的解析模型，并预测了该靶中离子的辐射压加速。用耗散流体力学模拟方法分析了纳秒级预脉冲作用下预等离子体的形成过程。采用多参数粒子模拟方法研究了主脉冲与预等离子体的相互作用。数百兆电子伏离子加速的最佳条件被发现与诊断，包括高次谐波产生重要的伴随效应。

考虑相对论效应的Petawatt级脉冲加热流体动力学内爆模拟

Hydrodynamic Implosion Simulation Including Relativistic Effects on Petawatt-Class Pulse Heating

一个包含超热电子相对论效应的球对称流体程序已经被开发出来。在目前的模拟中，我试图使用纳秒脉冲的激光聚变的靶壳内爆，然后，一个额外的加热短脉冲被注入到高度压缩的核心周围的日冕等离子体。发现超热电子对电子输运的相对论效应有可能抑制热流，并显著减少热核聚变中子。这一特性对于聚变靶的偏心快速点火和燃烧可能是重要的。