Burst behavior due to quasimode excited by stimulated Brillouin scattering in high-intensity laser-plasma interaction
在强激光与等离子体相互作用中，受激布里渊散射（SBS）会激发出强耦合模，称为准模。在多离子等离子体中，准模受激布里渊散射将与快模（或慢模）受激布里渊散射相互竞争，从而导致受激布里渊散射反射率的低频突发行为。准模和离子声波的竞争是强激光与等离子体相互作用中受激布里渊散射的一种重要饱和机制。这些结果对SBS的低频周期性猝发行为给出了一个清晰的解释，并可作为SBS在强激光-等离子体相互作用中的一种饱和机制。
2019-06-24 physics.plasm-ph
Enhancement on Laser Intensity and Proton Acceleration Using Micro-tube Plasma Lens Targets
提出了一种用于增强和操纵激光等离子体相互作用的空心圆柱形微米尺度结构。通过三维粒子模拟表明，入射激光脉冲强度在管内增强。对强化的详细研究优化了管尺寸，并提供了管内强度的表征。通过将微管等离子体透镜耦合到传统的平坦界面，我们显示出在靶强度的增加。我们详细的质子能量增强作为一个潜在的应用微管等离子体透镜目标，其中管结构的作用，以集中的光，并提供额外的电子，提高加速鞘场。
2016-03-17 physics.plasm-ph
Two stage $γ$ ray emission via an ultrahigh intensity laser pulse interaction with a laser-wakefield accelerated electron beam
利用粒子模拟方法研究了强激光脉冲与激光尾场加速电子束碰撞产生的双$γ$射线束。本文研究了均匀欠密预等离子体在固体箔片前的合成靶。在预等离子体中的电子被尾流场捕获和加速。当激光脉冲被薄的固体箔反射时，尾场加速的电子继续向前运动并穿过箔，几乎不受反射的激光脉冲和箔的影响。因此，两组$γ$射线闪光，具有可调的时间延迟和能量，产生的尾场加速电子束与反射的激光脉冲从箔以及另一个反向传播的拍瓦激光脉冲在后面的箔。研究了$γ$光子发射与预等离子体密度、驱动激光偏振态和薄膜的关系。
2020-02-22 physics.plasm-ph
A focusable, convergent fast-electron beam from ultra-high-intensity laser-solid interactions
本文描述了一种由超高强度激光与固体相互作用产生会聚或聚焦快电子束的新方案。自洽的粒子在细胞中的模拟被用来证明该计划在两个维度的功效。它示出了一束能量为500 keV - 3 MeV的快电子在固体密度等离子体中传播，在深度聚焦。通过目标尺寸和聚焦光学器件控制快电子束的焦深。
2015-01-29 physics.plasm-ph
Evolution of the electric fields induced in high intensity laser-matter interactions
由于巨大的加速场，在亚皮秒时间尺度\cite{dubois2014target}，高达每米几个太电子伏，高强度激光照射薄箔，发射多MeV质子\cite{snavely2000intense}和较重的离子。直到今天，这些巨大领域的演变还没有得到很好的理解。在这里，我们报告，第一次，直接和时间分辨测量的电场产生的相互作用的短脉冲高强度激光与固体目标。用亚$100$ fs时间诊断获得的结果表明，这种场在几百飞秒内建立，并在几皮秒后持续。
2018-03-12 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
Anti-Stokes scattering and Stokes scattering of stimulated Brillouin scattering cascade in high-intensity laser-plasmas interaction
采用Vlasov-Maxwell方法模拟了受激布里渊散射级联中的反斯托克斯散射和斯托克斯散射。在高强度激光与等离子体相互作用中，在第二阶段SBS再散射之后，将发生受激反斯托克斯布里渊散射（SABS）。提出了SABS的机理来解释这一现象。并且SABS将与SBS再散射竞争以确定SBS的总反射率。因此，包括SABS在内的SBS再散射是SBS的一种重要饱和机制，在强激光与等离子体相互作用中应予以考虑。
2017-01-17 physics.plasm-ph
Modeling the interaction of an ultra-high intensity laser pulse with nano-layered flat-top cone targets for ion acceleration
我们提出了新的纳米分层平顶锥目标，用于未来的激光离子加速实验在ELI-NP。我们通过粒子模拟研究了它们在与超高强度激光脉冲相互作用时的行为。我们对电磁场进行了时空分析，基于时域有限差分法进行了补充描述。我们找到了最佳直径的纳米球和适当的纳米平顶箔的厚度，可以获得单能束的非常有活力的离子与低角发散。
2018-11-20 physics.plasm-ph
Absorption of High Intensity, High Contrast Femtosecond Laser Pulses by a Solid
对固体中高强度飞秒激光吸收的基本理解对于高能量密度科学至关重要。这个多维问题有许多变量，如激光参数，固体靶材料和几何形状的激励。这对于基本了解强激光-物质相互作用以及“等离子体镜”等应用都很重要。在这里，我们实验观察到高强度，高对比度飞秒激光吸收的光学抛光熔融石英靶在近相对论激光强度（$\sim$ 10 $^{18}$ W/cm $^2$）。作为入射角和入射能量的函数的激光吸收研究为$p$和$s$偏振脉冲的详细信息，提供了一个强有力的指示存在的碰撞过程。在最佳入射角下，几乎高达80%的激光（$p$偏振）能量被吸收在靶中。在近相对论强度下如此高的吸收百分比以前从未观察到。在较小的入射角下，高反射率（例如，在30 $^\circ$入射下约60 - 70%）表明，该研究基本上与近相对论强度下的等离子体镜相关。
2018-07-20 physics.plasm-ph
A New Scheme for High-Intensity Laser-Driven Electron Acceleration in a Plasma 2
本文提出了一种新的方法来研究高强度相对论激光驱动的等离子体中的电子加速。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最长的加速阶段与注入相对论束电子。这就是为什么等离子体波具有最大放大系数，该最大放大系数由加速时间和击穿（翻转）电场确定，在击穿（翻转）电场中发生注入的电子束的加速。我们必须注意到，对于最长的加速阶段，注入电子束的相对性在我们的方案中起着至关重要的作用。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。
2014-12-15 physics.plasm-ph
5.5-7.5 MeV Proton generation by a moderate intensity ultra-short laser interaction with H2O nano-wire targets
我们报道了中等强度短脉冲激光（4.5 \times 1017 W/cm ^2，50 fsec）与沉积在蓝宝石衬底上的水纳米线（雪）相互作用产生的第一代5.5-7.5 MeV质子。在这种设置中，激光强度通过雪纳米线的尖端局部增强，从而导致高空间梯度。因此，尖端附近的等离子体受到增强的有质动力势，并获得受限的电荷分离。极高强度的静电场在短尺度长度上产生，质子被加速到MeV级能量。
2010-12-27 physics.plasm-ph
Reaching the high laser intensity by a radiating electron
在量子辐射反应体系中，采用粒子模拟方法，对电子与反向传播的电磁波相互作用进行了理论研究。在多光子Compton散射和真空Cherenkov辐射的情况下，我们发现激光脉冲中心的电子能量是检验激光-电子碰撞的非线性量子电动力学真空性质的关键因素。通过多参量分析，给出了电子到达激光脉冲中心并发射切伦科夫光子的初始能量条件。
2020-10-21 physics.plasm-ph
Realising Single-Shot Measurements of Quantum Radiation Reaction in High-Intensity Lasers
高强度激光脉冲和高能电子束之间的碰撞现在被用来测量光-物质相互作用的经典和量子机制之间的转变。然而，激光尾流场加速电子束的能谱可能从一次发射到另一次发射显著波动，使得难以清楚地辨别例如辐射反应中的量子效应。在这里，我们将展示如何在一次激光射击中完成这一过程。毫米级的预碰撞漂移允许电子束扩展到比激光焦斑更大的尺寸，并在横向位置和角发散之间建立相关性。与以前的研究相比，这意味着对光束能量发散光谱的测量可以自动区分光束中击中或错过激光焦斑的成分，从而进行和不进行辐射反应。
2018-04-20 physics.plasm-ph
Highly efficient conversion of laser energy to hard X-rays in high intensity laser-solid simulations
我们目前的模拟预测显着更高的激光X射线效率比以前发现的高强度（1 E20 - 1 E22 W/cm 2）激光固体模拟。韧致辐射的持续时间为10-100 ps，这是很难与传统的粒子在细胞（PIC）代码建模。集体效应的重要性也被证明，显示在这些系统中的Monte Carlo模拟的局限性。一个新的，开源的混合PIC代码与韧致辐射例程已被开发，以模拟这种X射线生产的3D。特殊的边界条件被用来模拟复杂的电子的行为，其特征在于在2D全PIC模拟。在厚金靶中记录了峰值X射线效率，其中7.4%的激光能量转化为能量为1 MeV或更高的X射线。目标的大小所示出的转换效率和角分布的发射X射线中发挥作用，并提出了一个简单的分析模型来估计这些效率。
2021-07-04 physics.plasm-ph
Collisionless absorption of short laser pulses in a deuterium cluster: dependence of redshift of resonance absorption peak on laser polarization, intensity and wavelength
利用分子动力学模拟研究了不同强度、波长和偏振态的短脉冲激光在氘团簇中的无碰撞吸收。对于给定的激光能量和脉冲宽度$\approx$ 5-fs（fwhm），发现无论激光的线偏振（LP）和圆偏振（CP）状态如何，在已知的静态Mie共振或线性共振（LR）波长$\lambdaM\approx 263$ ~nm（对于氘团簇）处都不会发生最大激光吸收。随着激光强度的增加，由于逐渐的外部电离和团簇膨胀，吸收峰从预期的静态~ $\lambdaM$逐渐红移到$λ\!\! \approx \!\!(1\!\!-\!\!1.5)\lambdaM$的边缘过密区域中的更高的$λ$;当LP和CP的外部电离在100\%饱和时，高于强度的共振吸收峰消失（有时伴随着{ \em甚至}吸收的增长）。共振吸收峰的消失不应被误解为米氏共振的作用可以忽略（或没有）。事实上，在$λ\!\! \approx \!\!(1\!\!-\!\!1.5)\lambdaM$的这个边缘过密带中，一些电子在自由时经历动态米氏共振（动态LR），而另一些电子经历非谐共振。还发现，在吸收峰之前，对于所有强度和$λ$，由于LP和CP激光器的激光吸收几乎同样有效（CP情况比LP高得多）。然而，在吸收峰之后，在较低的强度下，由于LP的吸收不明显地主导由于CP的吸收，随着~ $λ$的增加，其在较高的强度下逐渐逆转。分子动力学的结果也得到了团簇刚性球模型的支持…
2018-12-25 physics.plasm-ph
Efficient ion acceleration and dense electron-positron plasma creation in ultra-high intensity laser-solid interactions
下一代超高强度（$>10^{23}$ W/cm $^{2}$）激光器的辐射压力可以有效地将离子加速到GeV能量。然而，非线性量子电动力学效应在这些激光脉冲与物质的相互作用中起着重要的作用。在这里，我们表明，这些影响可能会导致产生一个非常密集的（$\sim10^{24}$ cm $^{-3}$）对等离子体吸收激光脉冲，从而减少加速离子的能量和能量转换效率分别高达30- 50%和50- 65%。因此，我们确定的制度，激光物质相互作用的离子被有效地加速或致密的对等离子体作为指导，为未来的实验。
2018-03-27 physics.plasm-ph
Radiation friction force effects on electron dynamics in ultra-intensity laser pulse
研究了具有Landau-Lifshitz形式辐射摩擦力的超高强度激光脉冲中的电子动力学。本文证明了在辐射摩擦表达式中只保留支配电子动能耗散的项的近似方法，对于发散电子轨迹的情况是不正确的。事实上，对于大摩擦力效应，朗道-李夫希茨形式的辐射摩擦力的所有分量在电子运动方程中具有相同的阶数，对于发散电子轨迹（例如由几个电磁波的叠加确定）的情况下的电子轨迹和能量增益同样重要。
2018-10-17 physics.plasm-ph
Production and dynamics of positrons in ultrahigh intensity laser-foil interactions
本文研究了当激光强度大于$10^{24}$ W cm $^{-2}$时，圆偏振激光脉冲与金属箔相互作用产生的正负电子对。激光能量由于相对论性打孔效应而穿透到薄膜中。结果表明，电子-正电子等离子体是在入射激光和反射激光的作用下量子电动力学级联的结果。入射和反射的激光在钻孔前的参考系中形成圆偏振驻波，在波的波节和波腹附近形成电子对密度峰值。建立了一个基于粒子动力学的磁节点附近辐射反应模型。通过3D PIC-MC模拟验证了模型预测。
2016-06-27 physics.plasm-ph
Plasma-Based Generation and Control of a Single Few-Cycle High-Energy Ultrahigh-Intensity Laser Pulse
已知激光增强的相对论固体密度抛物面箔有效地反射和聚焦反向传播的激光脉冲。在这里，我们表明，在超相对论的反向传播脉冲的情况下，高能量和高强度的反射脉冲可以更有效地产生一个相对缓慢和沉重的箔比快速和轻的。这一违反直觉的结果可以用重箔的较大反射率来解释，因为重箔的反射率可以补偿其较低的相对论多普勒因子。此外，由于反向传播脉冲是超相对论的，箔突然分散，只有反向传播脉冲的前几个周期被反射。我们的多维粒子模拟表明，即使是几个周期的反向传播的激光脉冲可以进一步缩短（时间和激光周期数）与脉冲放大。利用下一代高功率激光系统，已经可以产生能量为几焦耳、峰值强度超过10^23 W/cm ^2的几个周期、多拍瓦的激光脉冲。此外，只要控制初始反向传播脉冲的载波包络相位，就可以调谐所产生的几个周期脉冲的载波包络相位。
2014-07-11 physics.plasm-ph
Jet Observable for Photons from High-Intensity Laser-Plasma Interactions
发现高强度激光-等离子体相互作用中的量子辐射动力学和设计新的激光驱动高能粒子源的目标都需要准确和可靠的预测。实验依赖于细胞中的粒子模拟来预测和解释结果，但是在模拟相互作用时的未知数限制了模拟的定性预测，太不确定而无法测试量子理论。为了建立定量预测的基础，我们引入了一个“喷气”观测参数化的发射光子分布和量化的高能量光子发射的高度定向通量。在各种物理条件下的可观察到的射流被识别，并且当激光脉冲形成通过目标的波长尺度通道时，射流被示出为最突出。最高能量的光子通常沿射流的方向发射。观测值与量子理论的光子发射特性是一致的。这项工作为实验和探测器的设计提供了定量指导，为利用光子发射解释高强度激光等离子体实验中的动力学和验证强场中的量子辐射理论提供了基础。
2018-08-21 physics.plasm-ph
Collimated protons accelerated from an overdense gas jet irradiated by a 1 micron wavelength high-intensity short-pulse laser
我们研究了近临界密度氢气射流靶在波长为1.054 μ m的高强度（10^18 W/cm ^2）短脉冲（5 ps）激光辐照下质子的正向加速。我们观察到激光脉冲驱动的冲击加速特征，除了通常使用的电子鞘驱动的质子加速之外，还导致具有小发散度的单能质子束。我们得到的质子能量是适度的（~MeV），但通过调整气体射流密度分布提供了改进的前景。此外，我们观察到，这种机制是非常强大的产生这些光束，因此可以被认为是未来的候选人在激光驱动的离子源驱动的即将到来的下一代多PW近红外激光器。
2017-08-08 physics.plasm-ph
Additional acceleration and collimation of relativistic electron beams by magnetic field resonance at very high intensity laser interaction
除了在非常短和非常强的激光脉冲的相互作用下的高度相对论性电子的有质动力加速之外，进一步的加速来自于这些电子束与约100 MG的自发磁场的相互作用。这种额外的加速度是方位角磁场峰值附近的激光磁共振加速度（LMRA）[1]的结果。这使得电子在激光周期内获得能量。使用高斯激光脉冲，电子的LMRA加速取决于激光偏振。由于这是在共振状态下，强磁场对电子加速有相当大的影响。该机制的结果在良好的准直高能电子沿激光束的中心轴传播已被观察到的实验，并通过我们的数值模拟再现。
2004-11-19 physics.plasm-ph
Temporal resolution criterion for correctly simulating relativistic electron motion in a high-intensity laser field
粒子-细胞编码现在是研究超强激光-等离子体相互作用的标准工具。激发直接激光加速的电子在亚临界等离子体中，我们检查时间分辨率的要求，必须满足准确计算电子动力学在强激光场。作为一个测试问题，我们使用一个完美的平面电磁波中的单个电子的运动，显示出令人惊讶的恶化的数值精度与波的振幅$a_0$为一个给定的时间步长。我们继续分析表明，时间步长必须显着小于$λ/c a_ 0$，以达到良好的精度。因此，我们提出自适应电子子循环作为一种有效的补救措施。
2014-11-11 physics.plasm-ph
Impulsive excitation of a solid by extreme contrast, high intensity femtosecond laser pulses
本文通过泵浦-探测实验与流体动力学模拟，研究了极端对比度高强度飞秒激光与固体相互作用中由极端压力驱动的约15皮秒强向内冲击波，并揭示了其超快动力学机制。
2025-08-19 physics.plasm-ph
Pump depletion and hot electron generation in long density scale length plasma with shock ignition high intensity laser
在激光强度为$10^{16} W/cm^2$，等离子体密度范围为0.01-0.28 $n_c$，尺度长度为$230 -330 μm$的情况下，对激光等离子体相互作用的二维粒子模拟表明，在低密度区（$n_e=0.01-0.2 n_c$），由于受激拉曼散射（SRS）和受激布里渊散射（SBS），激光能量的泵浦损耗很大。模拟确定了在低密度区域中由SRS产生的具有中等能量的热电子和在$n_e=0.25n_c$附近由两个等离子体衰变（TPD）产生的具有较高能量的热电子。总的热电子温度（46 keV）和转换效率（3%）与实验测量一致。模拟还表明，人为地减少SBS将导致更强的SRS和更软的热电子谱。
2019-11-26 physics.plasm-ph
Generation of cold magnetized relativistic plasmas at the rear of thin foils irradiated by ultra-high-intensity laser pulses
提出了一种在实验室中产生磁化相对论等离子体的方案。它是基于超高强度亚皮秒激光脉冲与几微米厚的箔或膜的相互作用。通过Particle-In-Cell模拟表明，高能电子由激光产生，并在靶的后部疏散触发的目标的膨胀，并建立了一个强大的方位磁场。结果表明，在膨胀的等离子体鞘层中，磁压力与电子静质量能量密度之比大于1，而等离子体压力小于磁压力，电子回旋半径小于等离子体尺寸。该方案可用于相对论性磁重联等极端天体物理现象的实验室研究。
2021-11-24 physics.plasm-ph
Key parameters for surface plasma wave excitation in the ultra-high intensity regime
超短脉冲高功率激光器可以产生极高的光强（$\ge 10^{20}$ W/cm $^2$和$\leq 30 f$ s），在过密等离子体表面产生大振幅的表面等离子体波（SPW）。由此产生的高能电子的电流有很大的兴趣的应用，潜在的缩放与激光振幅，提供的激光等离子体转移到加速粒子介导的SPW仍然是有效的超高强度。通过Particle-in-Cell模拟，我们确定了SPW激发的最佳条件，并显示了最佳表面等离子体波激发角和激光入射角之间的强相关性，优化了沿等离子体表面的电子加速。我们还讨论了如何调整等离子体密度和等离子体表面形状，以推动更高的激光强度的限制表面等离子体波激发。我们的研究结果为即将到来的多拍瓦激光系统的新实验开辟了道路。
2021-08-13 physics.plasm-ph
Synchrotron radiation from ultrahigh-intensity laser-plasma interactions and competition with Bremsstrahlung in thin foil targets
通过粒子模拟，我们研究了在与多拍瓦激光系统相关的超高强度条件下，激光-等离子体相互作用中高能光子的发射。我们首先研究了不同密度和大小的激光驱动等离子体的同步辐射特性。特别是，我们显示和解释的辐射光子的角分布的依赖性上的透明度或不透明度的等离子体。然后研究了$10^{22}\,\rm W\,cm^{-2}$、$50 \, \rm fs$激光脉冲辐照铜箔靶时同步辐射和韧致辐射的竞争。同步辐射被观察到最大的几个$10 \, \rm nm$，接近相对论透明度阈值的目标厚度，并取代韧致辐射在几个$μ$ m厚的目标。在它们的最佳效率下，发现这两种机制都将大约1%的激光能量辐射成能量高于$10\,\rm keV$的光子。根据超快靶动力学理论，对它们的能量谱和角谱进行了详细的分析。
2020-06-30 physics.plasm-ph
Super-ponderomotive electron acceleration in blowout plasma heated by multi-picosecond relativistic intensity laser pulse
本研究利用无预脉冲LFEX激光开展多皮秒激光—等离子体实验，揭示自生准静态电磁场辅助的超有质动力相对论电子加速机制，并推导增强加速的阈值脉冲宽度。
2018-03-07 physics.plasm-ph
Effects of high intensity Lasers on the Entanglement fidelity of quantum plasmas
在量子化场形式下，利用Kramers-Henneberger幺正变换作为Block-Nordsieck变换的半经典对应，研究了激光场作用下两体系统低能散射过程中纠缠的动力学.得到了该系统量子散射过程的定态薛定谔方程。然后，通过分波分析，引入了包含强激光场的新的纠缠保真度形式。因此，利用包含等离子体激元和量子屏蔽效应的热量子等离子体的有效势，研究了电子-离子弹性碰撞中纠缠保真度与激光振幅、等离子体激元参数和德拜长度参数的关系.结果表明，激光束或自由电子振荡的振幅对系统纠缠度的演化起着重要的作用。
2020-01-15 physics.plasm-ph
Global constant field approximation for radiation reaction in collision of high-intensity laser pulse with electron beam
在激光-电子束正面相互作用中，由于辐射反应，即光子的发射，电子能量会降低。对于10- 100 ~fs的激光脉冲和达到光生对阈值的激光场，我们可以把电子束看作是通过恒定的磁场来计算电子和光子的光谱。这个恒定场的强度和相互作用时间被发现作为激光场的振幅和持续时间的函数。与交变激光场的情况相比，采用恒定场近似可以使辐射反应随机性的理论分析简单得多，而且，它可以使电子和光子谱的数值计算比粒子模拟便宜得多。
2019-06-27 physics.plasm-ph
Modelling Gamma Ray Emission and Pair Production in High-Intensity Laser-Matter Interactions
在高强度（> 10^21W/cm ^2）激光与物质相互作用中，电子发射的γ射线光子会强烈影响电子的动力学，并且发射的光子会产生大量的电子-正电子对。我们展示了如何将这些过程可以包括在模拟耦合的蒙特卡罗算法描述的排放到一个粒子在细胞的代码。蒙特卡罗算法包括量子校正的光子发射，我们必须包括如果对生产率是正确的确定。在简单的测试问题中，Monte-Carlo算法的精度，收敛性和能量守恒性质进行了分析。
2013-11-21 physics.plasm-ph
The clamped intensity of femtosecond laser pulses varying with gas pressure in the presence of external focusing
我们进行了理论研究的钳位激光强度内的灯丝等离子体作为一个功能的气体压力与外部聚焦。与自聚焦条件下的被夹持强度与气压无关不同，外聚焦条件下的被夹持强度随气压的增加而减小。我们的研究结果可以解释飞秒激光诱导的391-nm前向发射和荧光信号随氮气压力的变化。
2022-05-14 physics.optics physics.plasm-ph
New Opportunities in Femto-to-Nanometer Scale with High-Intensity Lasers
在纳米到毫微微米的尺度上，存在着中子寿命、质子电荷半径、深狄拉克能级等问题。随着高强度激光技术的发展，激光可以产生极强的电磁场。原子深壳层中的电子以及原子核本身都会受到激光电磁场的影响。这为研究原子物理学与核物理学共存的飞秒-纳米尺度的物理过程提供了一个新的实验平台。在本文中，我们审查了可能的新机会，研究在飞秒到纳米尺度上的难题，高强度激光。
2022-02-10 nucl-ex physics.plasm-ph
Temporally Resolved Intensity Contouring (TRIC) for characterization of the absolute spatio-temporal intensity distribution of a relativistic, femtosecond laser pulse
当今的高功率激光系统能够达到高达$10^{22}$ W/cm ^2的光子强度，在与材料相互作用时产生等离子体。高强度和超短脉冲宽度的激光使得直接观测等离子体动力学成为一项具有挑战性的任务。在激光-等离子体物理领域，特别是离子加速领域，光强的时空分布是最关键的问题之一。我们描述了一种新的方法的基础上的单次拍摄（即单激光脉冲）啁啾探测计划，采取九个连续帧的帧速率高达太赫兹。这种技术，我们称之为时间分辨强度轮廓（TRIC），使单次测量激光等离子体动力学。利用TRIC，我们演示了在亚皮秒分辨率下，在全脉冲能量下，高功率激光脉冲在焦平面上的完整时空强度分布的重建。
2018-09-16 physics.ins-det physics.optics physics.plasm-ph
Practical Formula for Laser Intensity at Beam Spray Onset
本文给出了一个计算束流喷射起始时激光强度的实用公式，并将其应用于国家点火装置的惯性约束聚变。
2006-09-26 nlin.CD nlin.PS physics.optics
Pair production seeded by electrons in noble gases as a method for the laser intensity diagnostics
在这项研究中，我们探讨了利用强激光场中的电子-正电子对产生过程作为测量相应激光辐射强度的工具的可能性。在初始状态下，我们考虑自由电子气体或中性氙气体，其电子被电离。一旦这些种子电子在外部激光场中获得足够的能量，它们就可以发射高能光子，这些光子随后通过Breit-Wheeler机制衰变产生电子-正电子对。通过探测所产生的正电子，人们可以通过本研究中推导出的一一对应关系来恢复激光强度的值。我们分析了两种不同的配置的外场：设置涉及一个单独的聚焦激光脉冲和两个反向传播的激光脉冲的组合。进行数值计算和分析其精度，我们证明，根据我们的估计，激光强度可以确定的范围内的$10^{23}$ - $10^{26}~\text{W}/\text{cm}^2$与$10$ - $50 \%$的相对不确定度。
2021-04-21 hep-ph physics.plasm-ph
Thomson scattering in high-intensity chirped laser pulses
本文研究了电子在超强啁啾激光脉冲中的汤姆逊散射。研究发现，负啁啾的引入意味着电子进入了场的高频区域，而它仍然有很大比例的原始能量。与没有啁啾的情况相比，这导致发射辐射的能量和强度的显著增强。
2015-07-29 hep-ph physics.plasm-ph
Spatiotemporal control of high-intensity laser pulses with a plasma lens
本研究利用等离子体透镜实现高强度激光脉冲的时空控制，使啁啾脉冲产生可任意预设速度的飞行焦点，该器件可近距放置且能在近相对论强度下工作，为激光应用优化提供新途径。
2023-12-19 physics.optics physics.plasm-ph
Effect of laser intensity and dynamics of plasma on laser induced breakdown spectroscopy
当激光诱导等离子体在外加稳恒磁场作用下或在小腔体中被限制/减速时，激光诱导击穿光谱（LIBS）的信号会增强。在磁约束的情况下，已经观察到LIBS信号的增强~2倍。磁约束和空间约束的组合提供了一个数量级的增强。对减速等离子体的理论分析与实验观测相一致。发现LIBS信号的增强依赖于等离子体约束的效率以及激光的持续时间。LIBS信号在较高激光强度下的饱和与电子-离子碰撞频率以及等离子体羽流的动力学和不稳定性有关。还讨论了进一步增强发射的可能性。
2014-06-30 physics.optics physics.plasm-ph
On the upper limit of laser intensity attainable in non-ideal vacuum
理想真空中激光场强度的上限通常被认为是施温格场，对应于~10^29W/cm ^2。我们在实际的非理想真空条件下研究了这种限制，发现强度抑制从10^25 W/cm ^2开始出现，当腔室中的剩余电子密度超过109 cm ^-^3时，强度抑制的上限为1026 W/cm ^2。这是因为剩余电子的存在触发了量子电动力学级联的雪崩，产生了大量的电子和正电子对。由于辐射反应，轻子进一步被捕获在驱动激光场中，这显著地消耗了激光能量。根据粒子模拟和理论分析，给出了真空度与可达强度之间的关系。这些结果回答了一个关键问题，可实现的光强度的基础上，目前的真空条件，并提供了一个指导方针，为未来的100拍瓦级激光器的发展。
2020-11-30 physics.optics physics.plasm-ph
Efficient generation of divergent and collimated hot electrons via a novel multi-beam two-plasmon decay and stimulated Raman scattering mechanism
本文利用粒子模拟揭示双光束驱动的共享TPD-SRS（STS）协同机制，研究ICF条件下热电子角分布，建立增益与准直/发散热电子能量的标度关系，并阐明密度梯度不对称的影响。
2024-10-21 hep-ph physics.plasm-ph
Ionization rate vs. laser intensity determined from ion count vs. peak intensity due to neutral gas exposure to an 800 nm ultrashort pulsed laser
Air Force Research Laboratory（空军研究实验室）
该研究通过数值反演飞行时间离子光谱仪数据，确定Ar、O₂和N₂的光学周期平均电离率与激光强度关系，重新校准相关参数，得出O₂结果与已发表数据重新评估一致的结论。
2026-09-15 physics.atom-ph physics.optics physics.plasm-ph
Observation of a Long-Wavelength Hosing Modulation of a High-Intensity Laser Pulse in Underdense Plasma
我们首次在实验上观测到了高强度激光脉冲的长波长振荡调制。在激光器的基本波长处的散射光辐射的侧视图图像揭示了激光脉冲在其通过欠密等离子体的传播期间的横向振荡。振荡的波长λ_hosing取决于背景等离子体密度n_e，其标度为λ_hosing~n_e^-3/2。与分析模型和2维粒子模拟的比较表明，这种激光hosing可以引起的时空不对称的强度分布在激光焦点，这可能是由一个不对准的抛物面聚焦镜或衍射光栅在脉冲压缩器。
2010-07-19 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Model-independent inference of laser intensity
超相对论性电子束通过强激光脉冲时，沿其传播方向发出辐射，形成特征角分布。在这里，我们表明，在平行和垂直于激光偏振的平面中测量该轮廓的方差，以及电子束的平均初始和最终能量，允许以独立于电子动力学模型的方式推断激光脉冲的强度。所提出的方法适用于辐射反应是否重要，以及它是否是经典的或量子的性质，在强度的三个数量级的精度为百分之几。它能容忍具有宽能量分布和有限发散度的电子束。在激光-电子束碰撞实验中，时空波动导致光束的对准从一个镜头到另一个镜头变化，这允许推断碰撞点处的激光强度，从而便于理论计算和实验数据之间的比较。
2020-05-14 physics.optics physics.plasm-ph
Analytical Solutions of the Dirac and the Klein-Gordon Equations in Plasma Induced by High Intensity Laser
本文给出了等离子体环境中强电磁波耦合的Dirac方程和Klein-Gordon方程的解析解。这些是熟悉的Volkov解决方案的推广。首次证明了非零光子有效质量对标量和费米子波函数、守恒量和有效质量的贡献。新的波函数表现出与Volkov解决方案的差异，目前可用的激光强度。
2013-06-03 hep-ph physics.plasm-ph
Nonlinear spatiotemporal control of laser intensity
对激光脉冲强度的时空控制有可能实现或彻底改变目前受传统光学提供的较差灵活性影响的广泛的基于激光的应用。具体地，这些光学器件将高强度区域限制在瑞利范围内，并且对峰值强度的轨迹几乎没有控制。在这里，我们介绍了一种非线性时空控制技术，“自飞焦点”，产生一个任意的轨迹强度峰值，可以持续的距离可比的焦距。该技术结合了时间脉冲整形和介质的固有非线性，以定制脉冲内每个时间切片到达其焦点的时间和位置。作为其实用性的一个例子，模拟表明，自飞焦点可以形成高度均匀的米级等离子体，适用于先进的等离子体加速器。
2020-12-04 physics.optics physics.plasm-ph
Control of Characteristics of Self-injected and Accelerated Electron Bunch in Plasma by Laser Pulse Shaping on Radius, Intensity and Shape
在利用等离子体尾场加速自注入电子束团时，重要的是要形成小能量扩展和小尺寸的束团。结果表明，激光脉冲在半径、强度和形状上的整形控制了自注入电子束团的特性，在一定的整形条件下，可使自注入和加速电子束团具有较小的能量扩展和较小的尺寸。
2020-09-09 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Transverse spreading of electrons in high-intensity laser fields
我们表明，电子与高强度激光的碰撞，离散光子发射引入的横向光束扩展，这是不同的，由于经典（或光束形状）的影响。通过数值模拟，我们表明，这种量子诱导的横向动量增益的电子是体现在碰撞与一个现实的激光脉冲的强度在目前的技术范围内，我们提出它作为一个可测量的签名强场量子电动力学。
2014-03-18 hep-ph hep-th physics.plasm-ph
Effects of realistic laser intensity and phase distribution on high-charge laser wakefield acceleration
Peking University（北京大学）
本研究通过实验和模拟揭示了非理想激光脉冲对高电荷激光等离子体加速的影响，发现其注入效率与高斯脉冲存在显著差异。
2026-02-25 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Towards direct spatial and intensity characterization of ultra-high intensity laser pulses using ponderomotive scattering of free electrons
提出利用超低气压气体中自由电子的有质动力散射分布直接测量超高强度激光强度与空间结构，并经两套激光系统实验验证。
2023-07-17 physics.ins-det physics.optics physics.plasm-ph
Dependence on laser intensity of the number-weighted angular distribution of Compton-scattered photon beams
本文通过测量康普顿散射光子束的角数目密度分布，提出了一种精确推断激光强度的方法，理论结合数值模拟在宽参数范围内精度达10%，并考虑了实验中的实际因素。
2024-07-16 physics.optics physics.plasm-ph
Dominance of $γ$-$γ$ electron-positron pair creation in a plasma driven by high-intensity lasers
光单独产生电子和正电子是量子电动力学的基本预测，但尚未被观察到。在这里，我们表明，它是可能的，以创建${>}10^8$正电子由双激光照射的结构等离子体靶，在强度为$2 \times 10^{22} \mathrm{W}\mathrm{cm}^{-2}$。与以前的工作相比，对的创建主要是由线性Breit-Wheeler过程（$γγ\to e^+ e^-$）驱动，而不是假设在高强度下占主导地位的非线性过程，因为目标内部发射的$γ$射线的密度很高。有利的缩放与激光强度的线性过程提示重新考虑其忽略在模拟研究中，但也允许正电子射流形成的强度，已经实验可行的。模拟结果表明，在准静态等离子体磁场的约束下，正电子可以被激光加速到能量为$> 200$ MeV。
2021-05-15 hep-ph physics.plasm-ph
Pulsed laser intensity dependence of crater formation and light reflection in the UDMA-TEGDMA copolymer nanocomposite, doped with resonant plasmonic gold nanorods
研究飞秒脉冲激光作用下共振金纳米棒掺杂 UDMA-TEGDMA 复合材料的凹坑形成与光反射，发现超过等离子体镜消失阈值后出现非线性过剩能量沉积。
2024-02-28 physics.optics physics.plasm-ph
