On the electrodynamic model of ultra-relativistic laser-plasma interactions caused by radiation reaction effects
本文提出了一个简单的电动力学模型，用以描述考虑辐射反应效应时，自洽超相对论激光与等离子体相互作用中的等离子体场结构。本文对圆偏振激光与等离子体相互作用进行了精确分析。我们定义的基本符号，如非线性介电常数，有质动力和耗散力作用在等离子体。计算了超相对论相互作用过程中产生的等离子体场结构。基于这些解决方案，我们表明，约50%的激光能量可以转换为γ射线的激光箔相互作用的最佳条件。
2013-09-23 physics.plasm-ph
Dipole radio-frequency power from laser plasmas with no dipole moment
从真空中的激光靶等离子体辐射的射频功率可以比从具有可忽略电偶极矩的这种源所预期的大几个数量级。一个模型相结合的Tidman-Stamper电路模型的激光靶等离子体与理论的辐射电流浸没在等离子体中，然而，预测缩放的电偶极子功率从激光等离子体辐射与实验一致。
2005-07-29 physics.plasm-ph
Relativistic Topological Waves from Cherenkov and Doppler Resonances in Self-Magnetized Laser Plasmas
激光与等离子体相互作用可以在等离子体-等离子体界面自然产生强磁场。利用理论分析和完全三维粒子模拟，我们证明了相对论拓扑波可以产生通过切伦科夫和多普勒共振的飞秒强激光脉冲与近临界密度等离子体的相互作用。在自磁化等离子体-等离子体界面处，出现了一个新的慢波分支。其相速度远小于激光脉冲的群速度和电子束速度。因此，切伦科夫共振条件可以容易地满足。此外，由于电子经历电子感应加速器振荡，多普勒共振也可能发生，并负责在我们的模拟中观察到的几个频移分支的激发。在激光脉冲通过后，我们观察到一个相对论振幅和频率接近局域等离子体频率的快剩余模。即使在激光脉冲离开等离子体之后，这种模式仍会在数十个激光周期内继续加速电子。
2022-09-14 physics.plasm-ph
Suppression of power losses during laser pulse propagation in underdense plasma slab
本研究通过二维PIC模拟揭示中低密度、非相对论条件下前向拉曼散射主导激光损耗，并提出以频率失谐大于等离子体频率的多色激光抑制该散射、实现高效功率传输。
2020-11-07 physics.plasm-ph
Magnetised Thermal Self-focusing and Filamentation of Long-Pulse Lasers in Plasmas Relevant to Magnetised ICF Experiments
在本文中，我们研究了磁化热导率对纳秒$10^{14} \mathrm{Wcm}^{-2}$激光在欠密等离子体中传输的影响，通过模拟具有完全Braginskii磁化输运系数的等离子体中的傍轴模型激光。理论分析和数值模拟表明，由于等离子体在磁场中的热导率降低，激光束在等离子体中的自聚焦长度缩短。此外，发现通过热机制的激光的取向在磁化等离子体中具有增加的空间生长速率。我们讨论了这些结果对最近的磁化惯性聚变实验的影响，在这些实验中，磁化对激光传播和均匀的激光加热是有害的。我们的结论是外磁场的激光等离子体实验中的应用，需要包括扩展的电子输运条款的激光传播的模拟。
2018-07-18 physics.plasm-ph
Laser acceleration of ion bunches at the front surface of overdense plasmas
用粒子模拟方法研究了强激光脉冲与过密等离子体相互作用中离子的加速过程。对于圆偏振的激光脉冲，高密度的离子束移动到等离子体中产生的激光-等离子体相互作用表面。一个简单的分析模型占的数值观测，并提供作为脉冲强度和等离子体密度的函数的离子束能量和产生时间的标度律。
2005-01-31 physics.plasm-ph
A New Scheme for High-Intensity Laser-Driven Electron Acceleration in a Plasma
提出了一种利用强激光驱动等离子体中电子加速的新方法。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一个最长的加速阶段与入射激光波。这就是为什么等离子体波具有最大的放大系数，这是由击穿（翻转）电场，其中注入的相对论束电子的加速发生确定。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。
2014-05-07 physics.plasm-ph
Motion of the Plasma Critical Layer During Relativistic-electron Laser Interaction with Immobile and Comoving Ion Plasma for Ion Acceleration
在相对论电子激光-等离子体相互作用体系（$a_0>1$）中，我们分析了两种不同过程下等离子体临界层的运动。当临界层离子是静止的，而不是当他们与它一起移动时，突出的差异。控制在这种制度下的等离子体临界层的速度是必不可少的创建低$β$行进加速结构的激光离子加速器（LIA）的足够的激光激发电位。在相对论诱导透明加速（RITA）方案中，重等离子体离子是固定的，只有痕量密度的轻离子被加速。相对论临界层和加速结构在激光诱导透明过程中通过电子质量的相对论性增加而纵向前移。在辐射压力加速（RPA）方案中，整个等离子体在激光辐射压力的作用下被纵向向前推动，这只有当等离子体离子与激光前沿共同传播时才可能。在RPA中，加速结构的速度除了取决于激光强度和等离子体密度之外，还取决于等离子体-离子质量。在RITA中，重的不动等离子体离子的质量不影响临界层的速度。RITA中裸露的固定离子的惯性激发电荷分离电位，而RPA在离子静止时是不可能的。
2014-03-31 physics.plasm-ph
Laser-Pulse and Electron-Bunch Plasma Wakefield Accelerator
强激光脉冲和高电荷电子束通过等离子体的传播距离分别受到衍射和自减速的限制。这对两个主要的先进加速器概念：激光和等离子体尾场加速器的性能提出了严格的限制。利用数值模拟，我们表明，当两个光束共同传播的等离子体中，它们可以相互作用的协同作用，并延长彼此的旅行距离。负责的协同作用的关键相互作用被发现是由电子束的激光沟道，和由激光脉冲的束电子的直接激光加速。值得注意的是，从激光脉冲转移到等离子体的能量的量可以通过引导电子聚束增加几倍，尽管它的能量含量很小。讨论了这种协同相互作用对外部注入见证电荷的高梯度加速的影响，并提出了激光脉冲和电子束等离子体加速器（LEPA）的新概念。
2020-11-05 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
Laser propagation in a highly magnetized over-dense plasma
从基本方程出发，研究了右旋圆偏振激光在高磁化过密碰撞等离子体中的传输。密度为10^23 cm^-3的高度磁化等离子体在一纳秒内被中等辐照度约为10^14 Wcm^-2的Nd：YAG激光从100 eV有效地加热到1 keV，加热深度约为20 μ m。
2020-10-11 physics.plasm-ph
Ponderomotive perturbations of low density low-temperature plasma under laser Thomson scattering diagnostics
研究了激光辐射与低密度低温等离子体相互作用区的有质动力扰动。从等离子体的参数，几何形状，强度和激光辐射的波长确定的扰动幅度的估计。结果表明，有质动力扰动可以导致大的误差，在电子密度测量时，使用汤姆逊散射。
2017-07-25 physics.plasm-ph
Plasma wave undulator for laser-accelerated electrons
激光等离子体加速器由于在过去十年中取得的显著进展，已经成为能量高达千兆电子伏范围的超短电子束的紧凑源。这些电子聚束的直接应用是产生短脉冲X射线辐射源。在这封信中，我们研究了一个全光驱动的X射线源的基础上的组合的激光等离子体加速器和等离子体波荡器。利用激光等离子体波的纵向电场使电子横向摆动。该等离子体波荡器的周期等于等离子体波长，可以利用100-200 MeV范围内的电子能量实现10 keV范围内的可调谐光子能量。考虑到一个10 s TW级的飞秒激光系统，强度参数K约为0.5、周期约为10的波荡器可以与激光等离子体加速器相结合，从而使每个电子产生几个10^-2的X射线光子。
2011-04-12 physics.plasm-ph
Circumstantial evidence for a non-Maxwellian plasma from femtosecond laser-matter interaction
利用中子能谱研究了激光等离子体相互作用中的离子加速机制。我们考虑了等离子体中不同类型的离子碰撞机制，这些机制导致了所观察到的中子谱的角各向异性。这些包括等离子体中的离子与靶中的离子之间的碰撞，以及热等离子体中的两个离子之间的碰撞。通过分析质子谱，我们认为，激光产生的等离子体由至少两个组件，其中一个集体加速，也可以产生各向异性的角分布的聚变中子。
2009-09-10 physics.plasm-ph
Nonlinear theory of intense laser-plasma interactions modified by vacuum-polarization effects
修正了经典的非线性激光-等离子体相互作用理论。考虑极端激光引起的真空极化效应作为非线性介质响应，从Heisenberg-Euler拉格朗日密度出发，通过一阶量子电动力学（QED）效应的导数修正，导出了单色激光场的一维波动方程.发展了一个更适合描述极端激光与高能密度等离子体相互作用的模型。在结果中，真空极化的增强效应将被讨论和显示。
2013-03-14 physics.plasm-ph
Investigation of self-focusing of Gaussian laser beams within magnetized plasma via source-dependent expansion method
本文利用源依赖展开方法研究磁化等离子体中高斯激光束的自聚焦行为，通过数学分析与数值模拟揭示了等离子体密度、磁场、偏振态及激光强度等参数对光束演化的影响。
2024-03-30 physics.plasm-ph
Compton Scattering in Plasma: Multiple Scattering Effects and Application to Laser-Plasma Acceleration
我们在有效场论的框架下探讨了等离子体介质中电子加速的物理过程。采用多重康普顿散射机制，它被发现，可以在这样的介质中，以获得高达$O(100 \rm{MeV})$的数量级的能量在厘米内持续的加速。通过适当调整等离子体参数和光子频率，可以获得准直的单能电子谱。目前的工作是潜在的有用的理解激光等离子体加速器的物理。
2013-03-06 physics.plasm-ph
Comoving acceleration of overdense electron-positron plasma by colliding ultra-intense laser pulses
本文介绍了用粒子模拟方法（PIC）对电子-正电子等离子体（e+e-）在同向电磁脉冲作用下的持续加速过程的模拟结果。用线偏振超短激光脉冲从两侧照射过密e ~+e ~-等离子体薄板时，当等离子体被压缩到小于~ 2相对论趋肤深度时，脉冲被透射。一小部分等离子体然后被捕获，并有效地加速自诱导JxB力。对于1微米激光和1021 Wcm-2的强度，最大能量在皮秒内超过GeV。
2006-03-17 physics.plasm-ph
Bremsstrahlung emission and plasma characterization driven by moderately relativistic laser-plasma interactions
拍瓦级短激光脉冲与固体靶相互作用产生的相对论电子可以通过韧致辐射产生明亮的X射线。激光能量转移到这些电子中的效率取决于多个参数，包括聚焦强度和预等离子体水平。本文报道了拍瓦级高强度玻璃激光脉冲与固体靶相互作用的实验结果，其最大强度为$10^{19}$ W/cm $^2$。镜面反射光的原位测量被用来提供一个上限的激光吸收和表征聚焦激光强度，预等离子体水平和二次谐波光的产生机制。电子和韧致辐射的测量光谱提供了有关激光能量转移效率的信息。
2020-09-25 physics.plasm-ph
Nonlinear collisional absorption of laser light in dense, strongly coupled plasmas
本文提出了一种新的理论方法来研究稠密等离子体中激光能量的碰撞吸收，它可以适应任意频率和高强度的激光场。建立了逆韧致辐射对激光的吸收与阻止本领之间的联系。这种关系，然后适用于包括强相关性超出了平均场的方法。结果表明，与分子动力学模拟非常高的耦合强度的协议。
2009-01-30 physics.plasm-ph
Investigation of Laser Plasma Instabilities driven by Coupled High-Power Laser Beams in Magnetized Underdense Plasmas
University of Bordeaux（波尔多大学）；INRS EMT（国家研究研究所电磁学与技术中心）；Laboratoire pour l’Utilisation des Lasers Intenses, UMR 7605 CNRS-CEA-École Polytechnique- Université Paris VI（高强度激光利用实验室）；CNRS, LNCMI, Univ Toulouse 3, INSA Toulouse, Univ Grenoble Alpes, EMFL（法国国家科学研究中心低磁场强电流实验室）；ELI-NP, ”Horia Hulubei” National Institute for Physics and Nuclear Engineering（极高性能激光设施-核物理与工程霍里亚·胡卢贝伊国家研究所）；Sorbonne Université, Observatoire de Paris, Université PSL（索邦大学、巴黎天文台、巴黎文理研究大学）
本文研究了多束高功率激光在磁化稀疏等离子体中传播时的受激布里渊和拉曼散射不稳定性，探讨了交叉干扰效应对其的影响，并提出新的理论模型以评估其对惯性约束聚变的潜在益处。
2026-03-16 physics.plasm-ph
Generation of quasi static magnetic field in the relativisitic laser-plasma interactions
采用二维粒子模拟方法研究了相对论激光斜入射薄靶产生的磁场。当入射角超过临界角时，表面磁场会抑制电子输运到内部等离子体，这取决于激光和等离子体参数。
2004-10-23 physics.plasm-ph
Improvement of Properties of Self-Injected and Accelerated Electron Bunch by Laser Pulse in Plasma
在传统的直线加速器中的加速梯度目前被限制为每米100 MV。基于等离子体的加速器具有维持加速梯度的能力，该加速梯度比在常规加速器中获得的加速梯度大几个数量级。随着激光技术的迅速发展，基于激光等离子体的加速器成为人们研究的热点。在过去的十年中，成功的实验激光尾场加速等离子体中的电子已经证实了这种加速的相关性。显然，激光等离子体加速器中的大加速梯度允许减小加速器的尺寸并降低成本。激光等离子体加速器的另一个重要优点是它们可以产生具有高能量的短电子束。
2020-09-09 physics.plasm-ph
Emission tomography of laser induced plasmas with large acceptance angle apertures
在用阿贝尔反演法研究激光诱导等离子体发射率时，提出了采用大接收角光阑来减少积分时间的方法。由于倾斜视线对沿等离子体羽流直径收集的强度数据的贡献而损失的空间分辨率通过特殊的数值数据处理来恢复。该过程是指当实现合理的信噪比所需的积分时间超过等离子体状态变化的特征时间尺度时的激光诱导等离子体诊断和层析成像，该特征时间尺度特别是在等离子体演化的早期阶段是短的。
2010-07-30 physics.plasm-ph
Anticorrelation between Ion Acceleration and Nonlinear Coherent Structures from Laser-Underdense Plasma Interaction
在激光等离子体实验中，我们观察到，离子加速从库仑爆炸的等离子体通道由激光钻孔，被阻止时，多个等离子体不稳定性，如双折射和软管，和非线性相干结构（涡/后孤子）出现在一个超短激光脉冲的尾迹。纵向等离子体密度斜坡的剪裁使我们能够控制这些不稳定性的发生。我们推断，在我们的条件下，当等离子体在临界密度的10%左右时呈现出250 μm量级的梯度（高斯拟合），从而阻碍了加速时，激光脉冲被耗尽到这些结构中。一个有前途的实验装置与长脉冲的证明，使激发一个孤立的相干结构的偏振测量，并在进一步的观点，离子等离子体加速效率的参数研究。
2011-10-26 physics.plasm-ph
One-dimensional steady-state structures at relativistic interaction of laser radiation with overdense plasma for finite electron temperature
在电子温度均匀、离子静止的条件下，研究了过密等离子体中的一维稳态等离子体场结构。结果表明，在有质动力作用下，等离子体中存在空穴区的电子分布可能存在解
2008-10-23 physics.plasm-ph
Dense electron-positron plasmas and bursts of gamma-rays from laser-generated QED plasmas
在模拟12.5PW激光（聚焦强度I = 4x10^23W/cm^2）撞击固体铝靶的过程中，10%的激光能量转化为伽马射线。产生了密度最大为10^26/m^3的稠密电子-正电子等离子体，比1 PW激光产生的纯电子-电子+等离子体密度高7个数量级。当激光功率增加到320 PW（I = 10^25W/cm ^2）时，40%的激光能量转化为γ射线光子，10%转化为电子-正电子对。在这两种情况下，量子电动力学发射过程和等离子体物理之间都有很强的反馈;在这些相互作用中达到了新的“量子电动力学-等离子体”制度的定义特征。
2013-04-19 physics.plasm-ph
Plasma zone plate for high-power lasers driven by a Laguerre-Gaussian beam
针对高功率激光操控中传统固态光学器件易受损的问题，提出由拉盖尔-高斯光束有质动力驱动的等离子体波带片，通过粒子模拟验证其聚焦功能，为高功率激光操控提供了新方法。
2022-10-06 physics.plasm-ph
Magnetization of laser-produced plasma in a chiral hollow target
它表明，与破缺的旋转对称性的目标，可以促进产生一个强大的轴向（极向）磁场。强激光束照射这样的靶产生携带涡旋的强电子流并产生强的自发磁场。与激光电子加速相结合，这样的靶可以用于产生和引导磁化的、准直的粒子或等离子体束。
2016-02-08 physics.plasm-ph
Terahertz Radiation from Laser-Ionized Plasmas
激光等离子体相互作用的数值模拟表明轴向极化电磁脉冲（EMP）的产生，辐射的能量与等离子体频率确定的特征频率，在太赫兹范围内的典型的激光尾流场加速实验。这是证实了全二维电磁粒子在细胞模拟，以及由ponderomotively-driven简化模型，捕捉电磁脉冲生成的要素。当激光器的脉冲长度与等离子体波长匹配时，该脉冲到尾流场的部分能量损失与脉冲宽度无关，而到EMP的损失与脉冲宽度成反比。
2022-05-01 physics.plasm-ph
Laser-plasma interaction in magnetized environment
当等离子体介质被强磁化时，激光的传播和散射呈现出新的现象和应用。在兆高斯磁场下，光学激光的散射已经变得明显的各向异性。特殊的角度存在的相干激光散射增强或抑制，我们证明使用冷流体模型。因此，通过将激光束对准特定的角度，可以优化磁化内爆实验中的激光-等离子体耦合。此外，磁化散射可以用来改善等离子体基激光脉冲放大器的性能。使用磁场作为额外的控制变量，可以产生更高强度的光脉冲，以及压缩UV和软X射线脉冲，这是其他方法无法达到的。在更强的千兆高斯磁场中，激光-等离子体相互作用开始进入相对论-量子机制。利用量子电动力学，我们计算了修正的波色散关系，这使得正确的解释法拉第旋转测量的强磁场。
2017-12-01 physics.plasm-ph
Empirical scaling laws for self-focused laser pulses in nitrogen plasmas
本文通过粒子模拟研究超强激光与高密度氮等离子体相互作用中的自聚焦效应，提出描述光束衍射、尾场振幅和等离子体结构的经验标度律，为高平均电流激光等离子体加速器发展提供理论依据。
2025-06-05 physics.plasm-ph
Absorption tomography of laser induced plasmas with a large aperture
激光诱导击穿光谱（LIBS）中采用的激光诱导等离子体的发射层析成像需要长的信号积分时间，在此期间等离子体不能被认为是静止的。为了减少积分时间，建议用孔径测量平行射线中的等离子体吸收，该孔径收集来自每个孔径位置处的大部分等离子体羽流的光。所需的空间分辨率是通过一个特殊的数值数据处理。所提出的方法的另一个优点是，可以使用廉价的线性CCD或非离散（PMT，光电二极管）检测器，而不是昂贵的2维检测器。
2010-08-03 physics.plasm-ph
Nonlinear transmission of laser light through coronal plasma due to self-induced incoherence
直接激光驱动的惯性约束聚变（ICF）的成功关键在于激光与等离子体的有效耦合。在点火尺度下，绝对受激拉曼散射（SRS）不稳定性可以通过重定向和强烈耗尽激光来严重抑制这种耦合。这封信描述了一个新的动态饱和区的绝对SRS不稳定性。饱和发生时，时空波动的离子声密度失谐的不稳定共振。动态饱和减轻了激光的强烈耗尽，并增强了其通过不稳定区域的传输，解释了在较高的等离子体密度下激光与ICF靶的耦合。
2019-08-05 physics.plasm-ph
Laser generated wake fields as a new diagnostic tool for magnetized plasmas
在存在外部磁场的情况下，由短激光脉冲产生的尾流场可以传播到等离子体之外，从而提供关于电子密度分布的信息。提出了一种由实测尾流场谱重建密度分布的方法，并给出了数值算例。最后，我们比较我们的建议与现有的等离子体密度诊断技术。
2000-06-08 physics.plasm-ph
Underdense relativistically thermal plasma produced by magnetically assisted direct laser acceleration
我们介绍了第一种方法，体积产生相对论热等离子体在气体射流可及密度。使用完全动力学模拟和理论，我们证明了两个阶段的直接激光加速驱动的两个激光脉冲在外加磁场可以加热一个显着的等离子体体积多兆电子伏的平均能量。最高的动量特征是2D各向同性的，在相互作用后仍然存在，并且包括大多数电子，使得实验能够首次在光学可诊断的制度中获得体相对论的高能量密度等离子体。
2022-02-14 physics.plasm-ph
Optimum laser intensity for the production of energetic deuterium ions from laser-cluster interaction
利用拍瓦级脉冲测量了高强度激光与分子团簇相互作用中离子的平均能量和中子产额随激光强度的变化。由于高激光功率，聚变发生的相互作用体积（1-10 mm^3）大于先前的研究。预脉冲的可能影响进行了检查，通过实施一对等离子体镜。我们的研究结果表明，一个最佳的激光强度的生产充满活力的氘离子和不使用等离子体镜。我们测量了平均离子能量为14 keV的氘等离子体，在有和没有等离子体镜的情况下，它们分别在Single Shot中产生7.2 × 10^6和1.6 × 10^7个中子。所测得的中子产率定性匹配的预期产量计算使用圆柱形等离子体模型。
2013-10-03 physics.plasm-ph
Quasi-monoenergetic Electron Beams from Laser-plasma Acceleration by Ionization-induced Injection in Low- density Pure Nitrogen
本文报道了用激光驱动4 mm长的氮气射流对电子束进行130 MeV的尾场加速。通过使用中等的激光强度（3.5*10^18 W.cm ^（-2））和相对较低的等离子体密度（0.8*10^18 cm^（-3）至2.7*10^18 cm^（-3）），我们已经实现了激光传播的稳定状态，从而稳定地产生电子束。实验研究了驱动激光能量与激光-等离子体通道和电子束参数的关系。所产生的电子束的质量进行了讨论的电离诱导注入机制的框架内。
2014-10-13 physics.plasm-ph
Intensity and Dimensionality-Dependent Dynamics of Laser-Proton Acceleration in 1D, 2D, and 3D Particle-in-Cell Simulations
本研究发现在高强度激光质子加速建模中，模拟维度与激光强度在加速各阶段均存在交互作用，且更高强度下不同维度模拟预测差异增大，凸显了3D PIC模拟对下一代激光实验定量预测的重要性。
2024-08-19 physics.plasm-ph
Nonlinear absorption of high-intensity shortwave radiation in plasma within relativistic quantum theory
从等离子体中密度矩阵在电子与离子受激韧致辐射作用下的量子动力学方程出发，在相对论量子理论的基础上，得到了等离子体中强短波辐射的非线性吸收率。经典麦克斯韦和简并量子等离子体被认为是高强度的X射线激光。阐述了强激光辐射的非线性吸收率与偏振态的不同依赖关系。
2015-07-13 physics.plasm-ph
Efficient quasi-monoenergetic ion beams up to 18 MeV/nucleon via self-generated plasma fields in relativistic laser plasmas
台式激光等离子体离子加速器很少能实现窄的能量分布，并且在效率、粒子产率等方面从来没有严重的妥协。我们确定了一个自组织方案，利用持续的自生等离子体电（~TV/m）和磁（~10 ${}^{4}$ Tesla）场以减少激光离开等离子体之后的离子能量扩散-将离子加速与能量扩散减少分开。与该方案一致，我们实验证明铝和碳离子束在能量分别高达310 MeV（11.5 MeV/核子）和220 MeV（18.3 MeV/核子）处具有窄光谱峰，具有高转换效率（~ 5%，即，80 J激光中的4 J）。这是通过0.12 PW高对比度高斯激光脉冲照射平面箔来实现的，其最佳厚度可达250 nm，并随激光强度而变化。当将聚焦激光强度增加四倍（通过将聚焦光学器件的f/数量减少两倍）时，光谱峰值能量增加两倍。这些结果为适合应用的下一代紧凑型加速器铺平了道路。例如，400 MeV（33.3 MeV/核子）的碳离子束，离子快速点火所需的窄能量扩展可以使用PW级激光器产生。
2015-06-24 physics.plasm-ph
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
YUNIC: A Multi-Dimensional Particle-In-Cell Code for Laser-Plasma Interaction
为了模拟激光与等离子体的相互作用，我们开发了一个并行的、多维的、完全相对论的粒子模拟程序YUNIC。介绍了该系统的核心算法，包括场求解器、粒子推进器、场插值和电流插值。除了等离子体中经典的电磁相互作用外，我们还利用Monte-Carlo方法实现了非线性Compton散射和非线性Breit-Wheeler对的产生来研究量子电动力学（QED）过程。通过几个典型的案例，我们将YUNIC与理论和其他PIC代码进行了比较。YUNIC可以应用于各种物理场景，从相对论激光等离子体相互作用到天体物理等离子体和强场QED物理。
2021-04-01 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
Laser-heater assisted plasma channel formation in capillary discharge waveguides
本文提出了一种用于引导短脉冲高功率激光加速电子的等离子体通道的方法，该通道具有可控的深度和横向轮廓。由充氢毛细管放电波导产生的等离子体通道被纳秒级激光脉冲改变，该激光脉冲加热毛细管轴附近的电子。这种相互作用在毛细管放电内产生了一个更深的等离子体通道，该通道在ns时间尺度上演变，从而允许激光束具有比未修改的毛细管放电中可能的更小的光斑尺寸。
2013-03-08 physics.plasm-ph
Multi-Diagnostic Characterization of Laser-Produced Tin Plasmas for EUV Lithography
Princeton Plasma Physics Laboratory（普林斯顿等离子体物理实验室）；Department of Mechanical and Aerospace Engineering, Princeton University（普林顿大学机械与航空航天工程系）
本研究通过多诊断技术表征激光生成的锡等离子体，发现极紫外发射主要来源于靶材附近，为EUV光源开发提供了实用的表征方法。
2026-02-03 physics.plasm-ph
Enhanced collisionless laser absorption in strongly magnetized plasmas
强磁化的等离子体增加了一系列在非磁化等离子体中不存在的波，并扩大了激光等离子体相互作用（LPI）的景观。在本文中，我们使用粒子模拟（PIC）来研究磁惯性聚变实验相关条件下一维强磁化LPI，重点关注电子-回旋频率大于等离子体频率且磁场相对于波矢量呈斜角的情况。我们表明，当电子回旋混合波频率约为激光频率的一半，激光共振衰减磁化等离子体波通过初级和次级不稳定性与大的增长率。这些不同的磁场控制的不稳定性，我们统称为双磁振子衰变，类似于非磁化等离子体中的双等离子体子衰变。由于额外的相位混合机制引入的倾斜磁场，大振幅磁化波的无碰撞阻尼基本上加宽了电子分布函数，特别是沿磁场的方向。在这个过程中，能量从激光器有效地转移到等离子体波，然后转移到电子，当存在强共振时，导致大的总吸收率。增强的激光能量吸收可以解释磁化激光内爆实验中观察到的比预期更热的温度，也可以用来开发更有效的激光驱动x射线源。
2022-09-12 physics.plasm-ph
On The Origin of Super-Hot Electrons from Intense Laser Interactions with Solid Targets having Moderate Scale Length Preformed Plasmas
我们使用PIC模型来确定负责观察到的超热电子的产生在超强激光等离子体与固体靶与预形成的等离子体相互作用的加速机制。我们确定了几个功能的直接激光加速（DLA），驱动超热电子的产生。我们发现，在这种制度下，变得超热的电子主要是通过一种循环机制注入的，我们称之为循环注入直接加速（LIDA）。
2014-01-20 physics.plasm-ph
Extreme plasma states in laser-governed vacuum breakdown
在即将到来的激光设施中触发真空击穿可以为实验室天体物理学和基础物理学的研究提供快速的电子-正电子对产生。然而，当等离子体变得不透明时，出现的等离子体的密度似乎应该在相对论临界密度处停止上升。在这里，我们确定的机会，打破这一限制，使用最佳的光束配置的拍瓦级激光器。紧密聚焦的激光场允许在远小于$λ^3$的小聚焦体积中产生等离子体，并且在密度和产生的电流方面产生极端的等离子体状态。这些态可以作为非线性等离子体物理研究的新对象。使用3D QED-PIC模拟，我们证明了达到超过$10^{25}$ cm $^{-3}$的密度的可能性，这是一个数量级高于以前的预期。通过初始目标参数控制过程，使人们有机会在即将到来的激光设施中达到所发现的等离子体状态。
2017-08-31 physics.plasm-ph
Particle-in-cell simulations of laser beat-wave magnetization of dense plasmas
具有接近环境等离子体频率的差频的两个激光器的相互作用产生可以共振地加速热电子的拍波。这些拍波可以用来驱动电子流，从而在等离子体中嵌入磁场[D. R. Welch等人，物理修订版信函109，225002（2012）]。在本文中，我们提出了二维粒子模拟的拍频波电流驱动过程中注入的激光，激光强度和等离子体密度之间的角度范围很广。我们讨论了这种技术的应用，致密等离子体的磁化，特别是由形成高β等离子体目标的问题，在一个对峙的方式磁惯性聚变的动机。利用微米级波长的激光将磁场嵌入$\sim 10^{18}$ -cm $^{-3}$ -密度等离子体的近期实验的可行性进行了评估。
2014-01-22 physics.plasm-ph
The effect of non-linear quantum electrodynamics on relativistic transparency and laser absorption in ultra-relativistic plasmas
借助大规模三维QED-PIC模拟，我们描述了一个现实的实验配置来测量集体效应，耦合强场量子电动力学等离子体动力学。当两束反向传播的激光以超过$10^{22}$ Wcm $^{-2}$的强度与箔相互作用时，会出现二元结果;当包括量子效应时，传统上将有效传输激光脉冲的箔变得不透明。这是等离子体行为的一个显著变化，直接作为辐射反应和对产生耦合到等离子体动力学的结果。
2014-03-20 physics.plasm-ph
Relativistic acceleration of electrons injected by a plasma mirror into a radially polarized laser beam
提出了一种利用周期数少的径向偏振激光脉冲产生飞秒、相对论、高电荷电子聚束的方法。在这种方案中，入射激光脉冲反射离开过密等离子体，该过密等离子体将电子注入反射脉冲中。Particle-In-Cell模拟表明，等离子体理想地注入电子，导致与以前的方法相比，加速电子束团的电荷和能量急剧增加。这种方法可以用来产生飞秒pC聚束的能量在1-10 MeV的范围内，使用现实的激光参数对应于当前kHz的激光系统。
2020-04-08 physics.plasm-ph
Collimation and acceleration of mono-energetic electron beams in Laser Plasma accelerators
基于等离子体加速器的快速发展，我们提出了一个简单的机制，用于生产高度准直的准单色电子束。通过考虑康普顿散射的电子（在等离子体中）与虚光子-通过一个有效的相互作用-我们证明角准直与发散小于3 mrad准单能性质的光束和能量增益为O（1 GeV/cm），在激光诱导加速器。
2011-05-11 physics.plasm-ph
Enhanced wakefield generation in homogeneous plasma via two co-propagating laser pulses
University of Lucknow（勒克瑙大学）；Defence Research and Development Organization（国防研究与开发组织）；NITI AAYOG（尼蒂艾约格）；University of Delhi（德里大学）
研究通过两个同向传播激光脉冲增强等离子体中wakefield振幅，分析脉冲宽度和强度对振幅放大效果的影响，发现当空间分离等于等离子体波长时振幅最大。
2026-01-01 physics.plasm-ph
