Electron acceleration by relativistic surface plasmons in laser-grating interaction
在超高脉冲-预脉冲对比度（$10^{12}$）条件下，研究了超短超强（$I>10^{19} \textrm{W/cm}^2$）激光脉冲与“光栅”靶相互作用产生的高能电子聚束。对于接近表面等离子体激元（SP）激发的共振条件的入射角，在沿靶表面的窄锥内观察到强电子发射，能量超过10 MeV。相对于简单的平面靶，发射电子的能量和数量都得到了强烈的增强。实验数据密切再现的三维粒子在细胞中的模拟，这提供了证据的相对论SP的产生，并为他们的作用，在驱动加速过程。除了可能的应用程序的计划作为一个紧凑的，超短的MeV电子源，这些结果是一个高场等离子体的发展向前迈出了一步。
2015-08-10 physics.plasm-ph
Effect of a plasma grating on pump-probe experiments near the ionization threshold in gases
计算了强泵浦脉冲和弱探测脉冲之间的干涉引起的等离子体密度空间调制引起的相移。建议最近的实验[Loriot等人，Opt. Express v.17，13429（2009）]观察到来自该等离子体光栅而不是来自高阶克尔效应的有效双折射。
2011-09-14 physics.atom-ph physics.optics physics.plasm-ph
Ionization induced plasma grating and its applications in strong-field ionization measurements
利用两束相互交叉的超短激光脉冲的干涉作用，使气体在空间上选择性电离，从而形成电离诱导等离子体光栅。等离子体光栅的密度调制可以接近统一，因为等离子体仅在两个脉冲相长干涉的地方产生，并且在相消干涉区域中不发生电离。一旦满足布拉格条件，这种大的密度调制导致第二超短探测脉冲的有效汤姆逊散射。通过测量散射效率，可以确定等离子体光栅中的绝对电子密度，从而推导出给定中性气体密度的电离度。在本文中，我们证明了这一概念的有用性，显示两个应用：电离度测量强场电离的原子和分子和极低密度气体射流的表征。前者的应用是特别感兴趣的稠密气体中的电离物理研究的电离电子与邻近的中性粒子的碰撞可能变得重要，有时被称为多体电离，后者是有用的等离子体为基础的加速，需要极低密度等离子体。
2021-06-03 physics.atom-ph physics.plasm-ph
Greater than five-order-of-magnitude post-compression temporal contrast improvement with an ionization plasma grating
本文提出利用电离等离子体光栅作为高功率激光的可控光学开关，实现至少3×10^5的时间对比度提升和小于500飞秒的开关时间，且可长时间稳定运行，优于等离子体镜方案。
2024-03-17 physics.optics physics.plasm-ph
Near-Unity-Efficiency Gas Gratings for Ultraviolet, Visible, and Infrared High-Power Lasers
Stanford University（斯坦福大学）；Lawrence Livermore National Laboratory（劳伦斯利弗莫尔国家实验室）；Princeton University（普林斯顿大学）；LULI, CNRS, CEA, Sorbonne Université, École Polytechnique, Institut Polytechnique de Paris（联合激光惯性装置，法国国家科学研究中心，法国原子能和替代能源委员会，索邦大学，巴黎综合理工学院，巴黎理工学院）
本研究提出了一种高效衍射高能激光的气体光栅，实现高达99%的衍射效率，并展示了其在多种波长和脉冲持续时间下的稳定性能。
2026-01-15 physics.optics physics.plasm-ph
Start-to-end simulations of non-relativistic electron acceleration along reflective grating structure by front-tilted laser pulse
National Science Center Kharkiv Institute of Physics and Technology（国家科学中心哈尔科夫物理技术研究所）
本研究通过端到端模拟，发现使用反射或透射衍射光栅形成前倾飞秒激光脉冲，可显著提高非相对论电子沿反射光栅结构的加速效率，其中反射光栅效果更优。
2026-10-08 physics.acc-ph physics.optics physics.plasm-ph
Enhanced surface acceleration of fast electrons by using sub-wavelength grating targets
利用亚波长光栅靶提高了强激光-等离子体相互作用中快电子的表面加速。沿靶面发射的快电子束相对于平面靶增强了3倍以上。从靶正面射出的快电子总数也增加了约一倍。这种提高快电子表面加速的方法对各种亚波长结构表面靶都是有效的，可广泛应用于锥导快点火、高能离子加速、等离子体装置等高能量密度物理实验中。
2010-03-13 physics.plasm-ph
Surface Plasmon-Driven Electron and Proton Acceleration without Grating Coupling
强激光与固体靶相互作用中的表面等离子体激元（SP）激发可以用来增强二次发射，特别是高电荷电子束团的有效加速。以前的研究大多使用光栅耦合来允许SP激发，这需要严格的激光对比度条件来保持目标的结构完整性。在这里，我们表明，通过模拟，目前可用的短脉冲激光器的有效SP电子加速可以发生在一个平面箔照射在平行或掠入射（$\sim 5^\circ$与目标表面），没有表面调制。进而，对于当前可用的激光器驱动器，加速的电子可以有效地产生具有峰值为$>$ 100 MeV能量的窄光谱的质子束。
2022-07-06 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Ultrashort high energy electron bunches from tunable surface plasma waves driven with laser wavefront rotation
利用波前旋转（WFR）的超高强度激光脉冲在光栅靶上产生超短超强表面等离子体波（SPW）来加速电子。将智能光栅设计与通过简单的分析建模和粒子单元模拟识别的最佳WFR条件相结合，可以减少SPW持续时间（减少到几个光学周期）并增加其峰值振幅。在相对论的制度，对于$Iλ_0^2=3.4 \times 10^{19}{\rm W/cm^2μm^2}$，这样的SPW被发现加速高电荷（几十个pC），高能量（高达70 MeV）和超短（几fs）的电子束。
2021-01-05 physics.plasm-ph
Study on high pressure plasma produced by ArF laser
用ArF准分子激光束在50 ~ 130 atm的高压氩气中聚焦，用条纹照相机从腔室侧窗观察等离子体的发展。高压ArF激光等离子体对称发展，ArF准分子激光产生的等离子体与XeCl产生的等离子体相比几乎不发展。ArF激光的光子能量高于XeCl激光。测量了ArF激光的透过率。当激光的频率高于等离子体频率时，几乎所有的激光都被透射，并且激光的能量几乎不用于等离子体发展。用击穿波和辐射支持激波计算了ArF激光器产生的向后和向前等离子体发展，与实验结果一致。高压ArF等离子体的后向发展机制与XeCl激光产生的等离子体的后向发展机制相同。然而，ArF等离子体的正向发展机制不同于XeCl激光产生的等离子体。
2004-11-07 physics.plasm-ph
Observation of ultrafast solid-density plasma dynamics using femtosecond X-ray pulses from a free-electron laser
短脉冲高强度激光与固体相互作用的复杂物理现象迄今为止还很难通过实验来理解。由于缺乏探测复杂电子动力学和竞争不稳定性的实验能力，这阻碍了基于紧凑激光的下一代次级辐射源的开发，例如用于肿瘤治疗[Bulanov 2002，ledingham 2007]，实验室天体物理学[Remington 1999，Bulanov 2015]和聚变[Tabak 2014]。目前，激光与固体相互作用过程中发生在纳米和飞秒尺度上的等离子体基本动力学过程只能通过模拟来阐明。在这里，我们实验表明，飞秒X射线自由电子激光脉冲的小角度X射线散射有利于新的能力，在固体密度，允许同时纳米空间和飞秒时间分辨率的强烈的短脉冲激光等离子体相互作用的直接原位表征，直接验证在短脉冲高强度激光照射的固体密度目标的电子密度动力学的数值模拟。对于激光驱动的光栅目标，我们测量固体密度等离子体膨胀，并观察到产生的瞬态光栅结构的前的预刻光栅，由于等离子体膨胀，这是一个迄今为止未知的效果。我们希望我们的研究结果将为新的时间分辨研究铺平道路，指导未来的激光驱动粒子和光子源的发展。
2018-01-25 physics.plasm-ph
Synergistic Laser Wakefield/Direct Laser Acceleration in the Plasma Bubble Regime
提出了激光尾流场/直接激光等离子体混合加速器的概念。在激光脉冲产生的等离子体泡内经历共振电子感应加速器振荡的相对论电子通过直接从激光脉冲及其等离子体尾流获得能量而被加速。自注入等离子体电子的所得分叉相空间包含经历超过标准一维极限的尾流场加速的群体，这是因为其运动的多维性质减少了电子与尾流之间的相位滑移。
2014-12-22 physics.plasm-ph
Spatiotemporal plasma hologram
本研究首次实验实现四维等离子体全息图，通过长短脉冲干涉形成等离子体光栅编码激光时空信息，实现光束重建与信息读写，为超快激光操控及相关应用提供新平台。
2025-05-19 physics.plasm-ph
Laser induced plasma expansion in quantum plasma
研究了超短激光脉冲与稠密冷等离子体的相互作用。由于等离子体的密度很高，需要考虑诸如玻姆势和量子压力等量子效应。结果表明，电子密度函数在传输方向上受到激光调制。这种调制可以通过激光强度的幅度和等离子体的有效参数来控制。对于某些特定的参数值，电子密度在空间上局域化。增加量子系数倾向于使高电子密度区域变稀，因为电子的总数是恒定的。因此，我们的理论预测等离子体膨胀的激光方向，由于量子效应。
2019-03-22 physics.plasm-ph
Plasmon mechanism of light transmission through a metal film or a plasma layer
结果表明，当在光滑金属膜（或等离子体层）的两侧放置两个相同的亚波长衍射光栅时，可以使该膜对电磁波透明。通过金属膜的电磁波传输是由倏逝表面波（等离子体激元）的激发以及它们在光栅处转变成传播波引起的。一个模型，这是开发分析表明，问题的波传输是物理上等效的两个耦合谐振器的倏逝波，形成在两个膜表面的激发问题。
2005-09-30 physics.optics physics.plasm-ph
Evidence of resonant surface wave excitation in the relativistic regime through measurements of proton acceleration from grating targets
实验研究了激光脉冲与表面有周期性沟槽的薄光栅靶的相互作用。超高对比度（$\sim 10^{12}$）脉冲允许演示增强的激光靶耦合的第一次在相对论制度的超高强度$>10^{19} \mbox{W/cm}^{2}$。相对于平面目标，在表面波共振激发预期的入射角附近，观察到由目标正常鞘层加速度产生的质子截止能量的最大增加因子为2.5。一个显着的增强也观察到小角度的入射，共振。
2013-11-22 physics.optics physics.plasm-ph
Superradiance in volume diffraction grating
体自由电子激光（VFEL）是在文献[1-4]中提出的。它可以在从微波到X射线的宽光谱范围内工作。为了模拟VFEL中发生的过程，研究了波长~4 mm范围内短脉冲电子在体衍射光栅中运动产生的超辐射，假设出射光子满足布拉格条件，发生动态衍射。导出了透射波和衍射波的谱角分布。结果表明，最佳衍射几何是存在的，并取决于电子束的能量和横向尺寸。
2001-08-13 physics.optics physics.plasm-ph
Birefringence in thermally anisotropic relativistic plasmas and its impact on laser-plasma interactions
在相对论强度下，激光与等离子体相互作用所引发的范式转换现象之一就是所谓的相对论透明现象。当电子被激光加热到相对论能量时，等离子体变得对激光透明，即使在非相对论情况下等离子体密度足够高以反射激光脉冲。本文重点介绍了相对论透明性对激光-物质相互作用的影响，重点是与相对论透明性的发生有关的集体现象：热各向异性相对论等离子体中的等离子体双折射。这种系统的光学特性取决于光的偏振，这可以作为基于等离子体的光学器件或新诊断能力的基础。
2020-06-12 physics.optics physics.plasm-ph
Electronic parametric instabilities of an ultrarelativistic laser pulse in a plasma
通过数值求解激光驱动等离子体动力学中包含辐射反作用力影响的色散关系，研究了超相对论圆偏振激光脉冲在欠密等离子体中传输的电子参数不稳定性。重点放在研究不同的模式在激光等离子体系统和识别的绝对和对流性质的不稳定模式的参数映射跨越的归一化激光矢势和等离子体密度。指出了对超强激光等离子体实验的启示。
2020-03-03 astro-ph.HE physics.plasm-ph
