Stationary striations in plasma, created by a short microwave pulse in a waveguide filled with a neutral gas
针对短强微波脉冲在充气波导中留下持续数十纳秒的周期性等离子体辉光现象，本文结合理论模型与数值模拟给出了可能的形成机制解释。
2024-03-04 physics.plasm-ph
Investigating the one-photon annihilation channel in an e-e+ plasma created from vacuum in strong laser fields
众所周知，在强外电磁场的存在下，许多在标准QED中被禁止的过程成为可能。一个例子是单光子湮灭过程中考虑最近由本作者在一个框架内的动力学方法的准粒子e-e+ γ等离子体从真空中产生的两个对向传播的激光束的焦点。在这些工作中，考虑了绝热性参数γ>> 1（对应于多光子过程）的大值域。在目前的工作中，我们在有效质量模型的框架内估计了光子湮灭产生的辐射强度，其中γ < 1，对应于大电场E < E_c=m^2/e和高激光场频率（下一代X射线激光器的域特征）。在这样的限制条件下，产生的效应足够大，可以通过实验观察到。
2011-01-31 hep-ph physics.plasm-ph
Electron laser acceleration in vacuum by a quadratically chirped laser pulse
单MeV电子在真空中经受单次高强度二次啁啾激光脉冲，获得多GeV能量。激光脉冲被建模为有限持续时间梯形和$\cos^2$脉冲形状，并数值求解运动方程。据发现，通常情况下，从相互作用的最大能量增益与二次啁啾是什么会从线性啁啾获得的一半左右。
2013-11-01 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Probing nonperturbative QED with optimally focused laser pulses
我们研究非微扰对生产的强烈，聚焦激光场称为电子偶极脉冲。我们解决所需的条件，如真空的质量，达到高强度，而不启动光束耗尽级联，可以创建的对的数量，和实验检测所创建的对。我们发现，e-偶极脉冲提供了一个最佳的方法来调查非微扰QED。
2013-07-26 hep-ph physics.plasm-ph
Sub-femtosecond electron bunches created by direct laser acceleration in a laser wakefield accelerator with ionization injection
在这项工作中，我们将通过三维粒子模拟显示，激光尾场加速器中的激光直接加速可以产生亚飞秒电子聚束。用两个激光脉冲持续时间进行两个模拟，使得最短的激光脉冲仅占据第一气泡的一部分，而较长的脉冲填充整个第一气泡。在后一种情况下，当被捕获的电子向前移动并与激光脉冲的高强度区域相互作用时，自然发生微聚束，产生0.5 fs的电子聚束。这在短脉冲模拟中没有观察到。
2015-02-26 physics.plasm-ph
BBGKY kinetic approach for an e-e+gamma plasma created from the vacuum in a strong laser-generated electric field: The one-photon annihilation channel
本文通过截断BBGKY方程组得到了一个封闭的动力学方程组，用于描述强激光场作用下电子-正电子等离子体和次级光子的真空产生。这种截断是在马尔可夫近似的单光子湮没通道，这是由于存在强外场访问。光子产生率的估计得到不同域的激光场参数（频率nu和场强E）。为了满足该通道中各组分（e-，e+，γ）的能量和动量守恒定律，需要大量的准经典激光场的可见光子。由于这些可见光子的数量对应于微扰理论的阶数，因此对于光学区域和强亚临界场E << E_c，光子产生率几乎为零。在γ射线区nu <~ m，所需的激光光子数很小，从单光子湮灭过程中产生光子的速率对于亚临界场E <~ E_c的观测是可以达到的。在红外区域中，光子分布具有闪烁噪声典型的1/k光谱。
2011-05-31 hep-ph physics.optics physics.plasm-ph
Explosive pulsed power to drive a vacuum tube
本文探讨爆炸脉冲功率驱动真空管以产生高功率微波，其核心方法是通过脉冲形成网络实现电源与负载的分段匹配，主要贡献在于利用爆炸脉冲功率的高比能量和灵活性提升辐射源性能。
2024-12-17 physics.plasm-ph
Electrons with Anomalous Energy Generated in Vacuum Diodes with Different Pulse Duration
Institute of High Current Electronics（高电流电子研究所）
该研究通过实验和AI逆问题求解方法，证实真空二极管仅在纳秒或亚纳秒电压脉冲下产生高达25%的异常能量电子，且轫致辐射光电吸收无法显著产生此类电子。
2026-09-29 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Direct acceleration of an electron in infinite vacuum by a pulsed radially-polarized laser beam
研究了无限大真空中自由电子沿脉冲径向偏振激光束轴向的直接加速。我们发现，从激光脉冲到电子的净能量转移是最大的最紧密的聚焦。我们表明，一个电子最初以相对论速度移动的净能量增益可能超过一半以上的能量转移的理论极限，这是不可能的，与一个最初固定的电子在参数空间研究。我们确定和分析的最大能量增益的功率缩放，扩展我们的研究，包括一个相对未开发的制度的低功率，并揭示了实质性的加速已经是可能的，而不使用拍瓦峰值功率激光技术。
2013-11-22 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Ion Acceleration via "Nonlinear Vacuum Heating" by the Laser Pulse Obliquely Incident on a Thin Foil Target
从实验和理论上研究了激光脉冲平行入射薄靶时加速离子的能量与激光偏振态的关系。我们发现，当脉冲变为s极化时，p极化的离子能量最大值逐渐减小。实验发现的离子能量的依赖性解释通过调用异常的电子加热，导致在目标表面形成高静电势。本文在具有阶跃非线性的受驱动振子理论模型的框架内，描述了激光场中电子在超光速运动能量之外的反常加热。我们已经证明，电子反常加热可以实现在两个区域：非线性共振和随机加热，取决于随机性的程度。发现了加速离子能量与激光强度、脉冲宽度、极化角和入射角的关系。
2015-06-22 hep-ex physics.optics physics.plasm-ph
Vacuum acceleration of electrons in a dynamic laser pulse
平面激光脉冲在真空中传播时会产生极大的有质动力。然而，这种力不能将净能量传递给电子：当脉冲超过电子时，来自其上升沿的初始脉冲完全被来自其后沿的相等且相反的脉冲所抵消。在这里，我们表明，平面状的“飞焦”脉冲可以打破这种对称性，赋予相对论能量的电子。飞行焦点的强度峰值--一个移动的焦点，由啁啾激光脉冲通过彩色透镜聚焦产生--可以以任何亚光速向前或向后移动。因此，电子可以在强度峰值的上升沿获得足够的动量，以超过并避免后沿。加速强度峰值可以进一步提高动量增益。理论和模拟表明，这些动态强度峰值可以向后加速电子到高能量密度材料的辐射和电子衍射探针所需的MeV能量。
2020-07-10 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Enhanced Terahertz Emission from the Wakefield of CO2 Laser-Created Plasma
本研究通过PIC模拟探究CO₂激光与氦气靶作用产生太赫兹的机制，发现自调制激光尾场下激光自调制等效应可大幅提升太赫兹效率，确定了产生数百GV/m强太赫兹的有利参数区间。
2024-05-21 physics.plasm-ph
High-resolution measurements of the spatial and temporal evolution of megagauss magnetic fields created in intense short-pulse laser-plasma interactions
本文介绍了一种泵浦-探测偏振测量技术，它提供了强短脉冲激光-等离子体相互作用中产生的兆高斯磁场的完整的、时间和空间分辨的映射。由于周围自生兆高斯磁场的方位角性质，从其临界表面反射的垂直入射时间延迟探测脉冲根据磁光Cotton-Mouton效应经历其椭圆率的变化。磁场映射的时间分辨率是脉冲宽度的量级，而通过这种光学技术实现了几微米的空间分辨率。此外，由于探测脉冲的近法向入射而导致的陡峭的等离子体密度梯度，这种技术不会受到折射效应的影响，因此，可以采用探测的高次谐波来更深地穿透到等离子体中，以达到甚至接近固体的密度。给出了靶前和靶后兆高斯磁场的时空演化规律。磁场映射的微米级分辨率提供了有价值的信息，在靶前的摩擦不稳定性，而探测靶后镜的高度复杂的快速电子输运在强烈的激光等离子体相互作用。
2013-10-29 physics.plasm-ph
Direct measurement of electron numbers created at infrared laser-induced ionization of various gases
在这项工作中，我们提出了时间分辨测量的电子数在各种气体的光电离飞秒激光脉冲在800 nm波长。实验在室温和大气压下在$O_2$、$Xe$、$Ar$、$N_2$、$Kr$和$CO$中进行。弹性微波散射被用来直接测量电子数。通过100-700 μ J的激光脉冲能量产生$3*10^8$至$3*10^{12}$电子范围内的电子数。激光脉冲后，等离子体衰减的时间尺度从1到40 ns变化取决于气体的类型，并受两个竞争过程，即，从电离的亚稳原子和电子的损失，由于解离重组和附件氧的新电子的创建。
2018-11-21 physics.plasm-ph
Carrier envelope phase and laser pulse shape effects on Schwinger vacuum pair production in super-Gaussian asymmetric electric fields
研究了载波包络相位和激光脉冲形状对超高斯非对称电场中真空对产生影响，发现电场参数可使对数密度提升数倍。
2026-01-21 physics.plasm-ph
Nonlinear Compton scattering of an ultra-intense laser pulse in a plasma
穿过等离子体的激光脉冲可以具有与真空中的光速显著不同的群速度。这改变了真空情况下强激光场中电子的Volkov态，从而改变了电子触发的所有量子电动力学效应。在这里，我们基于第一性原理导出的改进的Volkov解，深入研究了等离子体中强短激光脉冲散射的电子发射光子的基本过程，称为非线性康普顿散射。的非线性，等离子体修饰的激光色散的康普顿光谱发射的光子和高强度的激光等离子体实验的影响的后果指出。
2018-09-18 hep-ph physics.plasm-ph
Generation of ultra-short light pulses by a rapidly ionizing thin foil
当足够强的激光脉冲撞击固体靶时，会产生薄而致密的等离子体层。由随时间变化的电子密度引入的非线性导致谐波的产生。谐波辐射的脉冲持续时间与电子密度的上升时间有关，因此可以受到入射脉冲的形状及其峰值场强的影响。结果提出了从数值粒子模拟的强激光脉冲与薄箔靶相互作用。一个分析模型，它显示了如何创建的谐波。该方案可能是产生阿秒脉冲的一种很有前途的方法。PACS编号：52.40.Nk、52.50.Jm、52.65.Rr
1998-04-27 physics.plasm-ph
Adding high time resolution to charge-state-specific ion energy measurements for pulsed copper vacuum arc plasmas
利用商用离子质量/电荷和能量/电荷分析仪直接采集离子检测信号，获得了脉冲Cu电弧等离子体的电荷态分辨离子能量-时间分布。我们发现在电弧点火后的前几百微秒内，Cu 2+、Cu 3+和Cu 4+离子的能量向较低值转移，这是等离子体中粒子碰撞的证据。Cu 1+离子的产生在脉冲的后半部分中，通过Cu 1+信号强度的增加和相关的平均电荷状态点的轻微减少来测量离子和中性物之间的电荷交换反应。在脉冲的最开始，当等离子体膨胀到真空和等离子体电位强烈波动时，观察到具有更高能量（超过200 eV）的离子。在脉冲的早期，观察到的离子能量近似成正比的离子电荷状态，我们得出结论，加速机制主要是基于加速在电场。该场被引导远离阴极，指示电势峰。浮动探针的测量表明，潜在的结构旅行和离子在旅行领域可以获得高达几百电子伏的高能量。在脉冲的后期，近似的比例性丧失，这与由于与中性粒子的碰撞而导致的不同能量的增加的拖尾有关，和/或与从静电到“气体动力学”的加速特性的改变有关，即，由压力梯度控制。
2015-06-25 physics.plasm-ph
Emission of charged particles from laser-induced germanium ecton, vacuum spark and vacuum arc
研究了不同栅电荷水平和阴极电流下，锗表面激光诱导微爆炸的高分辨时间演化。来自各个点的电子发射用发光屏直接成像，显示源的开度角约为30 $^\circ$。在约150 ns的时间间隔内，每个脉冲几个纳库仑的电子束被直接提取到阳极，而不会在阴极间隙中发生真空击穿。当击穿发生时，观察到约1 kV的阈值间隙电位的电弧行为的显着变化，这暗示了两种不同的蒸发机制，取决于单个点的阴极下降。因此，对于远高于阈值的电压，在第一个100-200 ns内观察到快速栅极放电，随后是基本等离子体振荡和来自等离子体边界的每脉冲几个$μ$ C的电子发射。此外，发生锗离子簇的高效发射，证明了等离子体中稳定的两倍电子倍增，每个脉冲的电荷低于阈值几个$μ$ C。
2020-08-04 physics.plasm-ph
Guiding femtosecond high-intensity high-contrast laser pulses by copper capillaries
实验研究了高强度、高对比度（$<10^{-8}$）、50 fs激光脉冲通过三角形铜毛细管的传输。通过20 mm长、约50 μ m宽的$μ$毛细管的相对透射率直接测量为70%，输入强度高达$10^{17}\,\text{W/cm}^2$。在$10^{10}$ -$10^{17}\,\text{W/cm}^2$强度范围内测量了铜在真空、氦气和空气中的反射率。在真空和氦气中没有观察到反射率的降低，这导致铜毛细管波导可以有效地引导强度高达毛细管轴上的$10^{19}\,\text{W/cm}^2$（其对应于壁上的$10^{17}\,\text{W/cm}^2$）的激光脉冲的结论。观察到在若干传输脉冲之后传输效率降低到零，这是由毛细管内部的堵塞形成引起的。测量了毛细管寿命对脉冲能量的依赖性。
2015-04-02 physics.acc-ph physics.optics physics.plasm-ph
High-charge relativistic electrons by vacuum laser acceleration from plasma mirrors using flying focus pulses
College of Physics, Sichuan University（四川大学物理学院）
针对等离子体镜真空激光加速中电子因速度失配脱离加速阶段的问题，提出采用飞行聚焦激光，通过三维粒子模拟证明其电荷量产额较传统高斯激光显著提升，适用于高要求应用。
2025-11-18 physics.plasm-ph
Electron-positron Pair Creation by Counterpropagating Laser Pulses: Role of Carrier Envelope phase
研究了载波包络相位对超短脉冲激光产生的电子-正电子对时空分布的影响。当激光脉冲为线偏振时，双光子对的时间分布对CEP敏感。另一方面，它被发现在很大程度上是圆偏振脉冲的CEP不敏感。
2017-07-17 physics.plasm-ph
Simulating a pulsed power-driven plasma with ideal MHD
本文描述了一种简单实用的数值方法，用于模拟脉冲功率发生器在真空室内驱动等离子体。通常，在这种类型的模拟中，邻近等离子体的真空区域近似为高电阻的轻流体;这涉及计算昂贵的求解器，用于描述磁场通过该流体的扩散。相反，我们提供了一个配方，用于耦合脉冲功率发生器的MHD域近似的完全绝缘的真空作为一个光，完全导电，无粘MHD流体，并讨论这种反直觉技术的适用性。这是更实惠的理想MHD表示，是特别有用的情况下，等离子体表现出有趣的三维现象，无论是由于实验的设计或由于发展的不稳定性。我们验证了这种耦合配方的工作原理，通过建模一个完全可解的通量压缩发电机以及自相似的Noh-like解决方案，并证明收敛到理论解。我们还展示了用这种技术模拟复杂的三维脉冲功率器件的例子。我们向公众发布代码实现。
2022-05-06 physics.comp-ph physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Phase control of Schwinger pair production by colliding laser pulses
研究了两个具有相对相移$Ψ$的e偏振激光脉冲在强电磁场作用下碰撞产生的Schwinger正负电子对。所产生的对的时空分布对这种相移和脉冲的偏振非常敏感。我们详细研究了这种依赖性，并演示了如何可以解释的基本不变的字段结构的对向传播的聚焦脉冲。
2018-06-19 hep-th physics.plasm-ph
Energy and momentum conservation upon reflection of a solitary pulse in a bounded magnetized plasma
当磁声脉冲在有界磁化等离子体板中传播时，在等离子体-真空界面反射时，其性质依次从压缩转变为稀疏，反之亦然，等离子体-脉冲系统的能量和纵向电磁（EM）动量都在两种状态之间振荡.简单的分析模型和粒子模拟表明，这些振荡与电磁辐射和周围的磁化真空。对于部分反射的补充损失的总脉冲能量和机械动量的确定和示出分别遵循菲涅耳的能量和磁扰动的传输系数。部分反射时的机械动量损失被追踪到瞬时非零体积积分的洛伦兹力，这反过来又支持机械和EM动量传递分别与动量通量密度的磁部分和电部分相关联。
2021-05-07 physics.plasm-ph
