Implementation of microwave with arbitrary amplitude and phase for the DCLS
本文针对脉冲型自由电子激光装置中多电子束加速需求，在LLRF系统中实现了任意幅度和相位形状的微波激励，并在DCLS中生成阶梯状微波脉冲用于双束运行，实验验证了其可行性。
2023-10-24 physics.acc-ph
Generation and Characterization of Attosecond Micro-Bunched Electron Pulse Trains via Dielectric Laser Acceleration
介质激光加速是一种利用飞秒激光脉冲对纳米光子结构中的电子进行加速和控制的多功能方案。我们在这里演示了一个训练的电子脉冲的产生与个人的脉冲持续时间一样短的$270\pm80$阿秒（FWHM），以间接的方式测量，基于两个后续的电介质激光相互作用区域连接的自由空间电子漂移部分，所有在一个单一的光子芯片。在第一相互作用区域（调制器）中，能量调制被印在电子脉冲上。在自由传播过程中，这种能量调制演变成电荷密度调制，我们在第二个相互作用区域（分析器）进行探测。这些结果将导致探测物质超快动力学的新方法，并且对于未来光子芯片上基于激光的粒子加速器至关重要。
2019-10-31 physics.acc-ph physics.optics
Mains-Synchronized Timing Trigger for Stability Enhancement in FEL Pulsed Microwave Systems
针对大连相干光源加速器中市电扰动引起的微波不稳定问题，提出并验证了一种市电过零同步定时触发方法，将微波幅度波动从约0.30% RMS降至0.07% RMS，有效弥补了传统PID控制器在低重复频率下的带宽不足。
2025-04-08 physics.acc-ph physics.ins-det
Ultra-intense laser pulse characterization using ponderomotive electron scattering
本文给出了相对论电子在强激光脉冲焦点中的运动方程的一种新的解析解。我们近似的电子的横向动力学的平均场的长激光脉冲聚焦到一个高斯横向轮廓。由此产生的有质动力散射被发现具有电子散射角的上边界，这取决于激光参数和电子的初始运动状态。特别是，我们证明的角度，电子被散射的激光尺度作为一个简单的关系，其初始能量的激光的振幅。我们发现两个制度是区别于激光的聚焦或峰值功率的有质动力散射的主要驱动程序。基于这一结果，我们演示了如何激光脉冲的强度可以确定从一个环形图案的空间分布的高能电子束从激光散射。我们证实了我们的分析，通过详细的相对论测试粒子模拟的电子的平均有质动力学在全电磁场的聚焦激光脉冲。
2019-09-11 physics.acc-ph physics.optics physics.plasm-ph
Compton Process in Intense Short Laser Pulses
利用强场量子电动力学框架计算了电子与强激光束散射时的康普顿辐射谱。我们将这些强激光束模拟为有限长度的平面波前沿脉冲，类似于Neville和Rohrlich [Phys. Rev. D { \bf 3}，1692（1971）]，或模拟为这样的脉冲串。康普顿光子的能量和角分布的表达式推导出，这两种情况的比较变得有意义。比较了孤立激光脉冲和激光脉冲训练序列的频率分布，发现对于长脉冲持续时间的结果非常一致，而对于超短激光脉冲，结果却很不一致。还研究了发射辐射的角分布对脉冲持续时间的依赖性。对于很短的激光脉冲，角分布明显不对称，这种不对称随着激光场振荡次数的增加而逐渐消失。这些不对称性归因于描述入射激光束的矢势的不对称性。
2012-06-05 hep-ph physics.acc-ph physics.optics
Generating Isolated Terawatt-Attosecond X-ray Pulses via a Chirped Laser Enhanced High-Gain Free-electron Laser
提出了一种在高增益自由电子激光中产生孤立的阿秒太瓦级X射线辐射脉冲的可行方法。在该方案中，利用频率啁啾激光脉冲产生渐变的电子束间距电流增强，并在波荡器段之间采用一系列时空移位器放大来自自放大自发发射的超短辐射脉冲。计算结果表明，利用该技术可以获得峰值功率超过1 TW、持续时间为几十阿秒的0.15 nm X射线脉冲。
2016-10-09 physics.acc-ph
Ultra-strong laser pulses: streak-camera for gamma-rays via pair production and quantum radiative reaction
我们表明，一个强的激光脉冲与强X射线脉冲相结合，可以采用的检测方案，用于表征高能量的$γ$ -射线脉冲下降到zeptosecond时间尺度。该方案采用条纹成像技术建立在高能量过程中的电子-正电子对生产在真空中通过碰撞的测试脉冲与强激光脉冲。讨论了量子辐射反应在多光子康普顿散射过程中的作用及其对探测方案的限制。
2011-08-08 physics.acc-ph physics.atom-ph physics.ins-det
Ultrafast laser pulse heating of metallic photocathodes and its contribution to intrinsic emittance
在双温度模型下，利用射频光注入器工作中的注量和脉冲长度，计算了强激光脉冲对铜光阴极电子分布的加热。利用光阴极本征发射度和量子效率的有限温度扩展关系，计算了同一光发射激光脉冲引起的发射度随时间的增长。这种激光加热被认为限制了使用短激光脉冲和低量子效率金属光电阴极的光电注入器可实现的本征发射率。提出了一种在标准1.6单元S波段电子枪中进行的泵浦-探测光阴极实验，模拟结果表明，激光加热引起的聚束内随时间变化的热发射度调制可以持续到下游几米，并且原则上可以使用切片发射度诊断法进行测量。
2016-08-22 physics.acc-ph
"Beam `a la carte": laser heater shaping for attosecond pulses in a multiplexed x-ray free-electron laser
本文提出利用激光加热器对电子束团进行选择性整形，在不影响其他束团的情况下生成阿秒X射线脉冲，并实现向多个波荡器光束线按需输送定制脉冲。
2024-04-02 physics.acc-ph
Stability Analysis of the Laser System for the TTF Photoinjector at Fermilab
为了满足费米实验室TESLA测试设备（TTF）的要求，研制了一套能在263.5 nm波长下产生800个脉冲、每脉冲能量为18 mJ的1 MHz脉冲训练的固体激光器系统。[1，2]除了产生高电荷、高亮度的电子束之外，对高聚束电荷稳定性的需要要求脉冲训练中的每个激光脉冲必须具有相同的能量，并且每个激光脉冲的能量不应在发射与发射之间显著变化。这激发了TTF光注入器激光系统的稳定性分析。
2004-07-12 physics.acc-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
Two-Pulse Direct Laser Acceleration in a Laser-Driven Plasma Accelerator
本文介绍了在激光驱动等离子体加速器中进行双脉冲激光直接加速的方法和初步观察。这种加速机制使用第二共同传播的激光脉冲来重叠并进一步加速尾场气泡中的电子，与传统的激光尾场加速（LWFA）相比，以发射率为代价增加能量。为此，我们介绍了一种飞秒尺度的两个共同传播的脉冲之间的时间延迟控制的方法。当两个脉冲之间的距离接近气泡半径时，我们显示出能量增强。
2021-06-30 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Ion Acceleration by Short Chirped Laser Pulses
从理论上研究了短频率啁啾激光脉冲对离子的直接激光加速。我们证明了可以产生动能展宽约1%的强离子束。啁啾的激光脉冲允许粒子获得数百兆电子伏的动能，这是强子癌症治疗所需的，从脉冲的能量的顺序为100 J。它示出，几个周期的啁啾脉冲可以加速离子更有效地比长的，即更高的离子动能达到相同的总电磁脉冲能量。
2015-02-09 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Enhancement of electron energy to multi-GeV regime by a dual-stage laser-wakefield accelerator pumped by petawatt laser pulses
激光尾流场加速提供了一个紧凑的电子加速器的承诺，用于产生多GeV的电子束使用由强激光脉冲引起的巨大的场梯度，相比于传统的射频加速器。然而，来自激光尾场加速器的电子束的能量和质量受到驱动激光脉冲的功率和靶介质中的相互作用性质的限制。近年来，随着激光技术的发展，人们已经实现了拍瓦级飞秒激光器，这为激光尾波场加速的研究提供了新的可能性。在这里，我们提出了一个显着增加激光驱动的电子能量的多GeV的水平，利用30 fs，1 PW激光系统。特别是，一个双阶段的激光尾场加速计划（注入器和加速器计划）被施加到提升电子能量超过3 GeV与一个单一的PW激光脉冲。三维粒子模拟证实了PW激光脉冲驱动的双级激光尾场加速器产生的多GeV电子。
2013-09-18 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Geometry of attosecond laser pulses and photon-photon scattering at high energies
本文导出了光子在高能超短激光脉冲上散射的总截面。我们考虑了所有的多光子相互作用。我们认为，由于这些相互作用的非线性效应变得很重要，在非常高的强度的激光脉冲。然而，我们证明，这些强度显着低于Schwinger临界值。
2009-09-11 hep-ph physics.acc-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
Laser Shaping and Optimization of the Laser-Plasma Interaction
研究了激光尾场加速器中激光与等离子体之间的能量传递物理。我们发现，尾流激发任意形状的激光可以参数化使用的总脉冲能量和脉冲耗尽长度。确定产生所需的等离子体激发的激光轮廓的技术开发。我们表明，通过适当地塑造驱动激光脉冲的纵向轮廓，有可能最大化的Transformer比和尾波振幅，实现最佳的激光等离子体耦合。在激光与等离子体相互作用的非线性区域，导出了相应的激光脉冲族。这种形状通过允许激光脉冲内的均匀光子减速而提供了尾流场的大小和加速级的效率的理论上限。我们还构建了现实的最佳脉冲形状，可以产生在有限带宽的激光系统，并提出了一个双脉冲尾流放大方案使用的最佳解决方案。
2000-08-09 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Plasma wakefield excitation by incoherent laser pulses: a path towards high-average power laser-plasma accelerators
在激光等离子体加速器（LPA）中，在等离子体中传播的短而强的激光脉冲驱动尾场（具有相对论相速度的等离子体波），该尾场可以维持极大的电场，从而实现紧凑的加速结构。潜在的LPA应用包括紧凑型辐射源和高能线性对撞机。我们提出并研究了由大量低能激光脉冲（即，而不限制脉冲相位）。我们表明，尽管在由脉冲所占据的体积内的电磁场的非相干性质，激发的尾场是定期的，其振幅是可比的或等于使用一个单一的，相干的脉冲具有相同的能量。这些结果为下一代基于LPA的应用提供了一条途径，其中非相干组合的多个脉冲可以实现高重复率、高平均功率的LPA。
2014-04-17 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Carrier-Envelope Phase Controlled Electron Injection into a Laser-Wakefield Accelerator
单周期激光脉冲在等离子体中传播时，根据激光载波包络相位（CEP），引起可控的非对称等离子体电子从激光器中排出，形成振荡的等离子体泡。气泡的横向尾流场被修正，呈现周期性调制。提出了一种将单周期低频激光脉冲和多周期高频激光脉冲相结合的激光尾场加速器注入方案。共同传播的激光脉冲形成横向振荡的尾场，该尾场有效地捕获和加速来自背景等离子体的电子。通过调节单周期激光脉冲的初始CEP，可以独立于多周期脉冲来修改注入动力学，从而能够控制电子聚束的空间轮廓。
2021-06-30 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Plasma wake inhibition at the collision of two laser pulses in an underdense plasma
文献[1]和[2]提出了一种用于激光等离子体加速器的电子注入器概念，它依赖于使用反向传播的超短激光脉冲。在文献[2]中，方案是这样的：泵浦激光脉冲产生一个大振幅的激光尾波场（等离子体波）。反向传播的注入脉冲与泵浦激光脉冲干涉以产生拍频波图案。拍波的有质动力能够将等离子体电子注入尾流场中。我们已经研究了这种注入方案，使用1D粒子在细胞（PIC）模拟。模拟揭示了以前模型中没有考虑到的现象和重要的物理过程。特别地，在激光脉冲的碰撞处，大多数等离子体电子被捕获在拍频波图案中，并且不能有助于支持等离子体波的集体振荡。在这一点上，流体近似失败，等离子体尾流被强烈抑制。因此，注入的电荷减少了一个数量级相比，从以前的模型的预测。
2007-03-05 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
