Effect of the frequency chirp on laser wakefield acceleration
研究了激光尾波场加速器中激光频率啁啾的作用。我们表明，在线性制度，激光脉冲长度的演变是由频率啁啾的影响，和正（负）啁啾压缩（拉伸）激光脉冲，从而增加（减少）的峰值矢量势和尾场振幅。在熄灭机制中，频率啁啾可用于微调激光器前部的局部蚀刻速率。在我们的模拟中，啁啾激光脉冲可以导致15%以上的自陷电子，和10%以上的峰值能量相比，变换限制脉冲。啁啾可以用来控制尾流的相速度，并放松激光器前端的自导引条件。我们的预测证实了多维粒子在细胞模拟与OSIRIS。
2011-12-19 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Capturing Structural Dynamics in Crystalline Silicon Using Chirped Electrons from a Laser Wakefield Accelerator
激光尾场加速的最新进展导致了新一代电子和X射线源的出现，这可能对超快科学产生巨大的好处。这些新的源有望成为不可或缺的工具，在飞秒时间尺度上的结构动力学的调查，与原子尺度上的空间分辨率。在这里，我们演示了使用激光尾场加速电子束的时间分辨电子衍射测量的结构动力学的单晶硅纳米膜泵浦的超快激光脉冲。在我们的概念验证研究中，我们解决了皮秒时间尺度上的硅晶格动力学，通过偏转的动量-时间相关的电子在衍射峰与静态磁场，以获得随时间变化的衍射效率。进一步的改进可能会导致飞秒时间分辨率，可以忽略不计的泵浦探测抖动是可能的未来的激光尾场加速器超快电子衍射计划。
2016-10-20 physics.acc-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
Enabling pulse compression and proton acceleration in a modular ICF driver for nuclear and particle physics applications
在集体激光-等离子体相互作用中存在有效的离子加速机制，这为结合惯性约束核聚变和中子源项目开发高能物理设施提供了可能性。在本文中，我们表明，脉冲压缩的要求，使操作这些加速机制不属于与目前的高重复率ICF驱动器的技术相矛盾。特别是，我们明确地讨论了一种解决方案，利用光学参量啁啾脉冲放大和激光器的内在模块性，旨在ICF。
2005-12-07 hep-ex physics.acc-ph physics.optics
Beam Dynamics Analysis of Dielectric Laser Acceleration using a Fast 6D Tracking Scheme
提出了一种利用介质激光加速（DLA）光栅周期性的六维辛跟踪方法。纵向反冲是从结构内的激光场的空间傅立叶谐波获得的，而横向反冲是使用Panofsky-Wenzel定理获得的。除了通常的，严格的纵向周期性光栅，我们的方法也适用于周期性啁啾（亚相对论）和倾斜（偏转）光栅。在小反冲和短周期的限制下，我们获得了6D哈密顿量，例如，它允许在DLAs中获得匹配的光束分布。该计划适用于光束和光栅参数类似最近进行的实验。最后，本文展望了基于激光的聚焦方案，这是有希望克服基本相互作用长度的限制，以建立一个完整的微芯片大小的激光驱动加速器。
2017-07-31 physics.acc-ph
Plasma dechirper and lens for electron beams from laser wakefield acceleration in a tailored density profile
CNRS Université Paris Saclay（法国国家科学研究中心巴黎萨克雷大学）；Université Paris-Saclay, CEA, LIDYL（巴黎萨克雷大学，法国原子能委员会，低维物理实验室）
通过定制密度剖面控制电子束在横向动量和纵向相空间的加速与成形，实验观测到具有高质荷比和低能量展宽的电子束，其谱亮度达到8 pC/MeV/mrad。
2026-04-29 physics.acc-ph physics.plasm-ph
A viable laser driver for a user plasma accelerator
采用具有优异光束质量的激光驱动等离子体加速的新型用户设施的构造将需要超出现有技术的工业级、高重复率的petawatt激光驱动器。然而，随着啁啾脉冲放大和高平均功率激光技术的持续快速发展，可以根据设想的激光等离子体加速方案和构建的时间尺度来确定选项。在这里，我们讨论激光EuPRAXIA基础设施设计的要求，并确定一个合适的激光概念，可能会满足这些要求与现有技术的适度发展。
2018-02-12 physics.acc-ph physics.ins-det
Direct High-Power Laser Acceleration of Ions for Medical Applications
理论研究表明，线性和径向偏振的多太瓦和拍瓦激光束，聚焦到亚波长腰部半径，可以直接加速质子和碳核，在微米尺寸的距离，强子癌症治疗所需的能量。由径向偏振激光加速的离子通常比由相同强度的线性偏振激光加速的离子具有更有利的能量扩展。
2008-04-23 physics.acc-ph physics.optics
Optimizing direct laser-driven electron acceleration and energy gain at ELI-NP
利用ELI-NP多脉宽飞秒激光器的相关参数，研究和讨论了真空中电子与基频高斯脉冲相互作用的加速问题。考虑到线偏振和圆偏振高斯光束在焦点附近的特性，我们计算了在给定激光功率下，产生能量最大电子的最佳束腰尺寸。对于增加激光功率$P_0 = \left\{0.1,1,10\right\}$ PW，半高宽处的最佳束腰对应于几十个波长$Δw_0=\left\{13,23,41\right\}λ_0$。使用这些最佳值，我们发现了一个平均能量增益的几个MeV和最高能量的电子约$160$ MeV的全脉冲相互作用和GeV范围内的情况下，半脉冲相互作用。
2020-09-25 physics.acc-ph physics.plasm-ph
A Scalable, High-Efficiency, Low-Energy-Spread, Laser Wakefield Accelerator using a Tri-plateau Plasma Channel
提出一种基于阶梯式等离子体结构、非线性啁啾激光和动态束流负载的LWFA方案，首次同时实现超20%加速效率和低于1%能散，为未来紧凑型对撞机提供概念验证基础。
2023-11-24 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Optimizing Laser Pulses for Narrowband Inverse Compton Sources in the High-Intensity Regime
相对论电子对超强短激光脉冲的散射使人们可以产生大量的X射线或$γ$射线光子，但以牺牲光谱宽度为代价--激光的时间脉冲不可避免地导致相当大的光谱展宽。在这封信中，我们描述了一种简单的方法来产生优化的激光脉冲，补偿非线性光谱展宽，并可以被认为是两个相反的线性啁啾脉冲相对于彼此延迟的叠加。我们建立了一个简单的分析模型，使我们能够预测这样的双脉冲的最佳参数-延迟，啁啾量和相对相位--产生窄带γ射线谱。我们的预测证实了数值优化和模拟，包括3D效果。
2019-02-27 hep-ph physics.acc-ph physics.atom-ph
Energy-chirp compensation of laser-driven ion beams enabled by structured targets
我们表明，使用3D模拟，产生密集的单能激光驱动的离子束与低角发散的挑战，可以克服利用结构化的目标与相对论透明的通道和过密壁。与产生啁啾离子束的均匀靶相比，靶结构促进密集电子束团的形成，该电子束团的纵向电场反转能量啁啾。这种方法与现有的加速机制结合使用，增强了离子谱。例如，我们的3D模拟预测了峰值强度为$5 \times 10^{22}$ W/cm $^2$的2 PW激光脉冲的显著改善。模拟示出了在200 MeV的高度期望的能量范围内的单能质子峰，具有几nC的前所未有的电荷和低于10 $^{\circ}$的相对低的发散。
2022-08-04 physics.acc-ph physics.app-ph physics.plasm-ph
Numerical simulations of electron acceleration driven by heavy ion beams in plasma with alternating density gradients
针对重离子束驱动等离子体加速中因失相长度短导致能量增益低的问题，本文提出周期性切换尾场束加速相位并采用交替密度梯度等离子体的方法，以维持尾场结构并提升能量增益。
2025-07-03 physics.acc-ph
Low Energy Spread Attosecond Bunching and Coherent Electron Acceleration in Dielectric Nanostructures
我们展示了一种紧凑的技术，压缩电子脉冲到阿秒长度，同时保持能量分布合理的小。该技术基于纳米光子硅结构中的介质激光加速（DLA）。与以前的弹道光学微聚束演示不同，我们使用调制解调器方案来压缩时间和能量坐标中的相空间。与第二阶段，我们表明，这些脉冲可以被相干加速，产生净能量增益$1.5\pm0.1$千电子伏，这是显着大于剩余的能量扩展的$0.88 \,_{-0.2}^{+0.0}$千电子伏半高宽。我们表明，通过线性扫描的相位之间的两个阶段，能量谱可以相干地移动在一个周期性的方式，同时保持能量扩散大致恒定。在离开聚束器之后，电子脉冲也被横向聚焦，并且可以被匹配到随后的加速器晶格中。因此，该设置是基于交替相位聚焦（APF）的可扩展DLA的原型注入器。
2020-08-05 physics.acc-ph physics.optics
