Is a laser "wire" a non-invasive method?
紧聚焦激光束（激光线）用于测量储存环和直线对撞机中电子束的横向尺寸。假设激光束与电子束之间除了发生几率很小的康普顿散射之外没有任何作用。实际上，穿过激光束的电子得到的反冲（100%概率）与激光场的平方成正比，与光束能量成反比。在光束诊断的实际情况下，这种影响可以忽略不计。
2003-10-02 hep-ex physics.acc-ph physics.optics
Laser acceleration of ion beams
我们考虑带电粒子加速的方法，通过高强度激光。作为一个应用，我们讨论了激光助推器提供的重离子束，例如由杜布纳nuclotron。简单的估计表明，交叉激光束的级联将是必要的，以提供额外的加速金离子的数量级的GeV/核子。
2007-02-01 nucl-th physics.acc-ph physics.optics
Laser cooling of electron beams at linear colliders
本文讨论了一种可用于直线对撞机的电子束冷却方法。电子束在与聚焦的强激光脉冲碰撞期间被冷却。最终的横向发射度远低于其他方法所能达到的水平。这种方法对高能γ-γ对撞机特别有用。本文评述和分析了这种方法的局限性，讨论了获得激光冷却所需的很高激光功率的新方法和辐射条件，最后提出了电子束激光冷却的可能方案。
2000-01-12 hep-ex physics.acc-ph physics.optics
First application studies at the laser-driven LIGHT beamline: Improving proton beam homogeneity and imaging of a solid target
在过去的二十年里，基于激光驱动源的强流离子束的产生已经成为一个广泛研究的领域。LIGHT合作将激光驱动强离子源与基于激光、等离子体和加速器物理学家专业知识的传统加速器技术相结合。我们的合作已经在GSI Helmholtzzentrum fuer Schwerionenforschung安装了一个激光驱动的多MeV离子束线，在亚纳秒范围内提供强烈的质子束。我们调查了这种光束线的可能应用，特别是在本报告中，我们专注于成像能力。我们报告我们的质子束均匀化和第一成像结果的固体目标。
2018-01-30 physics.acc-ph
Hard x-ray or gamma ray laser by a dense electron beam
相干X射线或伽马射线可以从通过强激光波荡器传播的密集电子束产生。由于电子束能散很大，对自由电子激光，用朗道阻尼理论进行了分析。分析表明，目前可用的物理参数将使高达100千电子伏的相干伽马射线的产生。电子量子衍射抑制了FEL作用，由此限制了要产生的最大辐射能量。
2012-02-12 physics.acc-ph physics.optics quant-ph
Beam Dynamics in Dielectric Laser Acceleration
讨论了介质激光加速（DLA）中束流动力学的最新发展和挑战，包括高能和低能电子束。从超低发射率纳米尖源开始，本文遵循一个试探性的DLA光源概念的光束路径。在交替相位聚焦（APF）和空间谐波有质动力聚焦的框架下，讨论了与聚焦相伴的加速度。最后，本文展望了基于倾斜DLA光栅结构的激光驱动纳米光子波荡器的光束动力学。
2022-01-24 physics.acc-ph
Obliquely Incident Laser and Electron Beam Interaction in an Undulator
激光束的角漂移在诸如种子自由电子激光的应用中是特别关注的。本文系统地研究了波荡器中斜入射激光与电子束的相互作用。理论分析和数值模拟表明，这种相互作用会同时对电子束产生能量调制和角度调制。与垂直入射的情况相比，斜入射的激光-电子相互作用导致HHG和EEHG的聚束因子减小。同时，这种多维调制技术的积极应用将为激光电子操纵领域带来新的活力
2019-07-02 physics.acc-ph
Comment on "Physics considerations for laser-plasma linear colliders" and on "Beamstrahlung considerations in laser-plasma-accelerator-based linear colliders"
C. B. Schroeder，E.埃萨雷角Benedetti和W. P. Leemans {Phys.Rev.STAccel. Beams 13，101301（2010）和15，051301（2012）}已经提出了基于等离子体尾场加速器原理的TeV级对撞机的一组参数。特别是，它建议，大于10^34 cm-2s-1的亮度是可以实现的电子-正电子对撞机。在这篇评论中，我们在第一原理的基础上对这组参数进行了争论。加速束与等离子体的相互作用对束的性质和可达到的亮度值施加了基本的限制。
2013-07-08 physics.acc-ph
Fast Laser Cooling of Long Lived Ion Beams
讨论了储存环中长寿命离子束快速激光冷却的一些特点。在激光束与离子束部分重叠的情况下，利用宽带激光束与离子的选择性相互作用，使激光束具有尖锐的频率和几何边缘。在该冷却方案中，在相空间的不同区域中以及在不同时刻，离子束密度的变化率不同。这就是为什么适用于非指数冷却的无穷小相空间区域的广义Robinson定理被用来解释结果的原因。
2013-05-30 physics.acc-ph
Compensating the electron beam energy spread by the natural transverse gradient of laser undulator in all-optical x-ray light sources
全光学的想法提供了一个潜力，大大削减的大小和成本的X射线光源的大学实验室规模，与激光等离子体加速器和激光波荡器的组合。然而，激光等离子体加速器产生的电子束的大的纵向能量扩散可能会阻碍这些全光学光源的高亮度化。在本文中，束能量扩散效应提出了显着的补偿时，适当的横向分散的电子束的激光波荡器的自然横向梯度。对传统的激光康普顿散射源和利用激光等离子体加速器电子束的高增益全光X射线自由电子激光进行了理论分析和数值模拟。
2014-06-05 physics.acc-ph
Three-dimensional manipulation of electron beam phase space for seeding soft x-ray free-electron lasers
在这封信中，提出了一种简单的技术，诱导强的密度调制到电子束与小的能量调制。通过采用横向色散电子束和波前倾斜种子激光器的组合，可以利用电子束相空间的三维操纵来显著增强种子自由电子激光方案的微聚束，这将改善单级种子自由电子激光的性能并扩展其短波长范围。理论分析和数值模拟证明了该技术在软X射线自由电子激光中的应用能力。
2014-04-18 physics.acc-ph
Resonant Laser Cooling of Circular Accelerator Beams
研究了相对论带电粒子环形加速器束流的共振激光冷却。结果表明，在给定外加电磁波振幅（小增益自由电子激光）的近似下，带电粒子束的发射度减小。在质量能量单位约为100的粒子能量场中，束流能量损失可以忽略不计。所发现的效应可用于各种加速器中带电粒子束的冷却。通过将冷却装置放置在加速器轨道的适当点中，可以实现显著的冷却速率。考虑了各种情况下的谐振激光冷却。这种带电粒子束冷却方法可以应用于电子和各种相对论重粒子束的圆形加速器，并且与任何其他冷却方法相比，具有显著的约3-4个数量级的冷却时间。
2004-11-01 physics.acc-ph
Simulation of Laser-Compton Cooling of Electron Beams
本文研究了电子束的激光康普顿冷却方法。利用蒙特卡罗程序，我们评估了横向冷却的激光-电子相互作用的影响。光学与没有色彩校正的冷却进行了检查。本文研究了E_0= 2GeV的JLC/NLC的激光康普顿冷却。
2000-02-10 physics.acc-ph
Simulation of longitudinal dynamics of laser-cooled and RF-bunched C$^{3+}$ ion beams at heavy ion storage ring CSRe
类锂重离子束的激光冷却正在实验冷却储存环（CSRe）上进行。最近，在CSRe进行了一项预备实验，以测试使用脉冲激光系统对相对论性$^{12}$ C $^{3+}$离子束进行激光冷却的重要先决条件。不幸的是，离子和脉冲激光之间的相互作用不能被检测到。为了研究激光冷却过程并为后续的激光冷却实验寻找最佳的冷却参数，采用多粒子跟踪方法模拟了CSRe中激光冷却离子束的详细纵向动力学过程.通过改变射频聚束器频率和连续波激光波长，对$^{12}$ C $^{3+}$离子束进行了激光冷却模拟。模拟结果表明，仅用一台连续激光器和射频聚束器就可以实现大动量扩散离子束的激光冷却，满足了激光冷却实验的要求。得到了射频聚束器频率或激光频率扫描的最佳参数。此外，估计的加热效应的激光冷却在CSRe。对纵向调制激光冷却离子束的肖特基噪声谱进行了数值模拟，充分解释和预测了实验结果。高灵敏度的谐振肖特基拾波器的肖特基谱和本文开发的模拟方法相结合，将有助于研究在CSRe即将进行的激光冷却实验中的RF聚束和超冷离子束的纵向动力学。
2017-04-06 physics.acc-ph
Transport dynamics study of laser-accelerated proton beams and design of double achromatic beam translation system
激光加速产生的质子束具有独特的空间（微米级）和时间（皮秒级）特性，这使得它们具有许多潜在的应用价值。然而，大的能量扩散和发散角使得在输送之后难以保持这些光束特性。这阻碍了激光加速技术的广泛应用。本文设计了一种基于弱聚焦磁体的双消色差束流传输系统（DABTS），实现了水平和垂直方向的消色差传输，同时压缩了传输质子束的束团长度。我们利用条纹角和特殊的转向磁铁来有效降低色差和高阶非线性项的影响，实现接近理想的点对点光学。我们相信这项工作有助于将激光加速器应用于各种领域的持续努力。
2022-09-02 physics.acc-ph
Methods of Laser Cooling of Electron Beams in Storage Rings
讨论了储存环中粒子束的激光冷却方法和罗宾逊阻尼判据。研究了径向位移激光束与电子相互作用过程中电子感应加速器振荡幅度和瞬时轨道的动力学特性。
2002-02-18 physics.acc-ph physics.class-ph
High efficiency laser-assisted H- charge exchange for microsecond duration beams
激光辅助剥离是一种新的方法H-电荷交换，克服了长期存在的限制与传统的，基于箔的方法产生高强度，时间结构的质子束。本文报道了首次成功地演示了微秒级持续时间光束的激光剥离技术。该实验代表了1000倍的剥离脉冲持续时间相比，以前的原理证明演示增加。该实验的中心主题是实施的方法，以减少所需的平均激光功率，使高效率的剥离可以完成微秒持续时间的光束使用传统的激光技术。实验是在1GeV的质子束源上进行的，使用峰值功率为1 MW的紫外激光器，剥离效率约为95%。
2018-05-11 physics.acc-ph
Simulation of laser-Compton cooling of electron beams for future linear colliders
本文研究了未来直线对撞机电子束的激光康普顿冷却方法。利用蒙特卡罗程序，我们评估了横向冷却的激光-电子相互作用的影响。光学与没有色彩校正的冷却进行了检查。考虑了$E_0=2$ GeV的JLC/NLC的激光康普顿冷却。
2001-10-02 physics.acc-ph
Influence of the electron beam emittance on the polarization of a laser--electron X-ray generator
本文分析了激光-电子X射线发生器（LEXG）产生的X射线辐射的偏振特性。得到了出射X射线辐射的偏振态与激光束偏振态以及电子束参数之间的一般关系。我们证明，有限的电子束流发射度的原因，部分去极化的最初完全偏振的X射线辐射，即使当激光束是完全偏振的。通过大量的数值实验证明，与发射度为零的电子束散射X射线辐射的偏振态相比，有限的电子束束流发射度在某些情况下可以从根本上改变X射线辐射的偏振态。讨论了偏振LEXG辐射的可能应用。
2016-11-17 physics.acc-ph
Coherent High-Harmonic Generation with Laser-Plasma Beams
本文研究利用主动能量压缩获得极低能散的激光等离子体加速器电子束，并通过激光调制使其在约100次谐波处产生稳定、可调谐的窄带相干辐射，为未来等离子体设施提供新能力。
2024-09-30 physics.acc-ph
Intense high-quality medical proton beams via laser fields
在过去的十年中，高强度激光与固体靶的相互作用引起了人们的极大兴趣，因为它在加速带电粒子方面具有潜力。尽管在基于激光等离子体的加速方面取得了巨大的进展，但仍然不清楚在即将到来的多拍瓦（1 PW = 10 $^{15}$ W）激光产生中哪种粒子束质量将是可获得的。在这里，我们显示与耦合的相对论运动方程的基础上，质子产生的激光等离子体过程可以有效地后加速使用交叉激光束聚焦到几个激光波长的光斑半径的模拟。我们表明，交叉光束产生单能加速质子的动能$> 200$ MeV，小的能量扩散（$\approx$ 1 $%$）和强子癌症治疗所需的高密度。据我们所知，这是第一个允许基于全光设置的重要应用的方案。
2010-10-18 physics.acc-ph
1D Longitudinal Beam Dynamics of Laser Plasma Wakefield Accelerator
本文给出了激光驱动下等离子体静电尾流的一维近似解析解，得到了经高阶非线性项修正后的尾流振荡频率，发现尾流振荡频率依赖于尾流和激光的振荡振幅，这是一种普遍的非线性现象。最后分析了静电尾流中的纵向束流动力学，发现高阶项并没有改变纵向相空间的拓扑结构。
2011-03-27 physics.acc-ph
Generation of polarized particle beams at relativistic laser intensities
极化电子、正电子、质子和离子在强激光和等离子体场中的加速是获得多MeV范围内极化光束的一个非常有吸引力的选择。最近，在理解导致高度极化的主要机制、这些过程的数值模拟及其实验实施方面取得了实质性进展。本文综述了偏振激光等离子体加速器的概念和光束偏振测量的现状。
2020-06-12 physics.acc-ph
Low power commissioning of an innovative laser beam circulator for inverse Compton scattering Gamma-ray source
报道了用于核物理极光基础设施的高亮度康普顿γ射线源的高功率激光束环行器的光学调试。在没有电子束的情况下，用低功率脉冲激光束系统实现了LBC的光学性能测试。我们表明，通过Dupraz等人的论文[1]中提出的LBC设计研究中开发的对准和同步方法，LBC将相互作用点（IP）处可用的激光束功率提高了25倍以上。这对应于当LBC以100 Hz的400 mJ的相互作用点激光束脉冲能量注入时使平均激光束功率超过1 kW的可能性。
2019-01-16 physics.acc-ph
Laser polarization of positron beam
对于许多计划用下一代对撞机进行的物理研究，有必要使用电子和正电子的偏振束。极化电子的产生和加速问题可以被认为是解决的，但是现有的产生极化正电子束的方法不能确保所需的参数。本文提出了一种新的产生偏振正电子束的方法，它是基于非偏振超相对论正电子在强圆偏振激光场中的多次康普顿背散射过程。
2002-03-19 physics.acc-ph
Laser Cooling of Nuclear Beams in Storage Rings
讨论了储存环中核束流的激光冷却。给出了E<50 keV同分异构能级核的主要性质。
2003-03-20 physics.acc-ph physics.class-ph
Feasibility of OTR Imaging For Laser-Driven Plasma Accelerator Electron-Beam Diagnostics
我们报告的初步考虑使用线偏振光学跃迁辐射（OTR）的激光等离子体加速器（LPAs），如在德克萨斯大学奥斯汀分校的电子束的特征。这两个LPA在100 MeV和2-GeV下工作，目前估计归一化发射度为~ 1 mm mrad，束流发散度小于1/γ，束流尺寸在微米级确定。分析建模结果表明，使用这些OTR技术的LPA应用的可行性。
2018-05-10 physics.acc-ph
Some Theoretical Estimations of Spatial Distribution of Compton Backscattered Laser Photons Beam
计算了激光与高能电子束康普顿后向散射产生的标记光子束的强度、线偏振度和线偏振方向的空间分布。考虑了电子束的角色散和空间扩展效应。以LEGS装置为例进行了计算。
2003-08-08 physics.acc-ph physics.ins-det
Resonant Laser Cooling of Relativistic Charges Beams
本文研究了自谐振激光器中电子束的平均横向动力学。结果表明，在给定的外部电磁波（小增益自由电子激光）作用下，带电粒子束的横向发射度减小。这是第一次发现的效果，可以用于冷却束的各种加速器的带电粒子。在质量能量单位约为100的粒子场中，束流能量损失可以忽略不计。这种电荷束冷却方法可应用于电子、μ子和各种重粒子束。
2002-01-28 physics.acc-ph physics.flu-dyn
Spatial profiles of collimated laser Compton-scattering $γ$-ray beams
本研究通过模拟与实验，系统分析了准直激光康普顿散射γ射线束的强度与能量空间分布，揭示了电子束参数、激光条件及偏振对束晕的影响，并利用MiniPIX相机在1.73-38.1 MeV能量范围内进行验证。
2023-04-18 physics.acc-ph physics.ins-det
Introduction to Optics and Lasers for Beam Instrumentation
光学器件的多功能性使得能够设计各种优雅的光束仪器。粒子束的多种性质可以通过各种光学技术精确测量，包括：对带电粒子束发射的光辐射进行直接采样;监测与光学探针（如激光线）的相互作用;以及通过高带宽光纤读出的光束信号的电光转换。这样的方法通常是最小侵入性和非破坏性的，因此允许在加速器操作期间进行诊断，而不会干扰粒子束或损坏仪器的风险。这些会议记录总结了三个CAS讲座，介绍了与仪器设计相关的光学基本原理，概述了关键的激光技术和设置，并回顾了基于激光的光束仪器的最新技术。
2020-07-22 physics.acc-ph physics.ins-det
Development of High Intensity Laser-Electron Photon Beams up to 2.9 GeV at the SPring-8 LEPS Beamline
在SPring-8的LEPS光束线上升级了一束激光-康普顿背散射光束，我们称之为“激光-电子光子”光束。我们用两束相邻的激光束或一束更高功率的激光束注入储存环，实现了后向散射光子束强度的1.5- 1.8倍增益。光子束的最大能量也从2.4 GeV扩展到2.9 GeV与深紫外激光。升级后的束流已被用于LEPS束线上的强子光生实验。基于开发的方法，我们计划同时注入四个高功率激光束的LEPS 2光束线，这已经在SPring-8新建。作为模拟的结果，我们预计一个数量级更高的强度接近10 $^7$秒$^{-1}$和10 $^6$秒$^{-1}$的标记光子高达2.4 GeV和2.9 GeV，分别。
2013-08-29 nucl-ex physics.acc-ph physics.ins-det
Spin polarized proton beam generation from gas-jet targets by intense laser pulses
提出了一种利用多拍瓦激光器从气体射流中产生自旋极化质子束的方法。利用现有的由光解卤化氢分子产生预极化单原子气体的技术和拍瓦激光器，可以获得能量约为50 MeV、极化度约为80%的质子束。本文采用完全自洽的三维粒子模拟方法，对质子的两级加速和自旋动力学进行了理论研究。我们的结果预测的光束偏振的驱动激光脉冲的强度的依赖关系。明亮的高能极化质子束的产生将打开一个领域的偏振研究与激光驱动的加速器，并有潜在的应用，使有效的探测量子色动力学的探索。
2020-07-24 physics.acc-ph physics.plasm-ph
High quality beam produced by tightly focused laser driven wakefield accelerators
提出利用紧聚焦激光在焦点后扩张引发尾波场空泡膨胀和电子注入，并通过最佳加速距离抑制啁啾，模拟获得纳库仑级、约1%能散的高品质电子束。
2023-04-21 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Spectral distribution and flux of $γ$-ray beams produced through Compton scattering of unsynchronized laser and electron beams
强，准单色，偏振的$γ$ -射线光束产生的康普顿散射的激光光子对相对论电子用于基础研究和应用。在NewSUBARU同步辐射装置上进行的巨偶极共振能区的一系列光中子截面测量之后，我们开发了eliLaBr蒙特卡罗模拟程序，用于表征散射$γ$射线光子束。代码是使用Geant 4实现的，可以在GitHub存储库（https：//github.com/dan-mihai-filipescu/eliLaBr）上找到。在这里，我们报告了对NewSUBARU LCS $γ$射线束通量和光谱分布数据的eliLaBr代码的验证，以及使用它针对非对称横向发射度轮廓电子束（同步加速器的特征）进行的两项应用。第一个应用程序是基于横向准直器偏移相对于激光和电子束轴的系统调查。我们表明，LCS $γ$射线束的最大能量被改变的垂直准直器偏移，其中的边缘移向较低的能量与偏移的增加。其次，利用eliLaBr程序，研究了激光偏振面取向对非对称发射电子束产生LCS $γ$光束特性的影响。我们表明：1。垂直偏振激光器的使用有助于通过增加垂直准直器对准的精度来保持LCS $γ$射线束最大能量边缘。2.在电子和激光束相空间分布相同的条件下，散射的LCS $γ$射线束的能谱随激光束偏振平面取向而变化：使用垂直偏振激光束略微劣化LCS $γ$射线束能量分辨率。
2022-11-26 nucl-ex physics.acc-ph physics.ins-det
Polarization dependent beam pointing jitter in laser wake field accelerators
我们提出的实验结果，这表明激光偏振依赖于电子束指向抖动的激光尾波场加速器（LWFA）的贡献。我们开发了一个理论模型的极化依赖性方面的横向动力学的被困电子，共振驱动的气泡质心振荡。后者是由自陡激光脉冲前沿的载波相位演化产生的。在该模型中，偏振相关抖动源于激光载波包络相位的逐波波动。该模型通过粒子模拟得到验证，并表明对于非CEP稳定系统，偏振相关抖动可能会形成LWFAs中光束指向稳定性的最终限制。
2022-06-13 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Observation of beam loading in a laser-plasma accelerator
束流负载是限制等离子体加速器电荷和束流质量的一种现象。介绍了用激光等离子体加速器进行的实验研究。束流负载主要表现为束流能量的降低、暗电流的减小和大电荷束能散的增大。3D PIC模拟与实验结果进行了比较，并确认了梁加载的影响。据发现，在我们的实验条件下，被困的电子束产生减速场的顺序为1 GV/m/pC和束加载效果优化约20 pC的被困电荷。
2009-04-30 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Radiation pressure acceleration of high-quality ion beams using ultrashort laser pulses
产生紧凑的高能离子束是强激光与物质相互作用最有前途的应用之一，但束流光谱质量的控制仍然是一个突出的挑战。我们表明，在辐射压力加速薄的固体目标的电子加热的发病是由在前表面的瑞利-泰勒样不稳定性的增长，必须加以控制，以产生高光谱质量的光帆制度的离子束。的不稳定性的增长率施加的激光脉冲的持续时间和强度的上限，以实现高光谱光束质量，我们证明，在此最佳制度下，每个核子的最大峰值离子束能量是独立的目标密度，成分，和激光能量（横向光斑尺寸）。我们的预测验证了二维和三维粒子细胞模拟，这表明，最近和即将到来的实验设施，使用超短（$\lesssim 25$ fs）激光脉冲，它是可能的生产$100 - 300$兆电子伏的质子束与$\sim 30\%$能量扩散和高的激光到质子的能量转换效率。
2022-06-17 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Stroboscopic Laser Diagnostics for Detection of Ordering in One-Dimensional Ion beam
提出了一种新的一维离子束有序化诊断方法。离子在沿光束的两个不同位置被脉冲激光激发，荧光由一组四个光电倍增管观察。荧光信号的相关性是离子束具有有序结构的可靠指示。
1995-05-25 acc-phys hep-ex physics.acc-ph
