Electron heating and radiation in high aspect ratio sub-micron plasma generated by an ultrafast Bessel pulse within a solid dielectric
当超快贝塞尔光束在超导体内部传播时，会产生一个高纵横比的等离子体圆柱体，其直径为纳米级，延伸范围为几十微米到厘米。利用粒子模拟方法研究了强超快激光脉冲与等离子体棒的相互作用。我们表明，电子被加热和加速到千电子伏的能量，通过过境加速内的共振波瓣在临界表面附近，并计算其辐射图案。
2023-01-06 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
Proton beams with controlled divergence and concentrated energy in TNSA regime by USUI laser pulse interaction with a tailored hole-target
利用超短超强（USUI）激光脉冲在靶法向鞘层加速（TNSA）区与孔靶相互作用，研究了一种改进的加速方案，以产生发散角可控、能量密度集中的质子。二维空间和三维速度粒子模拟结果表明，孔靶的剪裁有助于鞘层电场的整形，并在孔内壁产生一个横向准静态电场$TV/m$.横向电场有效地抑制了质子束的横向膨胀，因为它倾向于迫使产生的质子向内聚焦到中心轴，从而与单个普通靶相比，导致受控的发散和集中的能量密度。详细研究了质子束发散角和能量特性与孔深的关系。给出了依赖于入射激光的$a_{0}$的孔深范围的粗略估计。
2015-02-22 physics.plasm-ph
Enhanced laser-driven ion acceleration by superponderomotive electrons generated from near-critical-density plasma
报道了激光驱动双层靶加速离子的实验研究，双层靶是在纳米级薄类金刚石碳膜的前面覆盖一层厚度为几微米的近临界密度靶。在相对论激光脉冲作用于线偏振双层靶时，质子最大能量从12 MeV显著提高到30 MeV。我们将增强的加速度归因于超有质动力电子，这些电子在实验中同时测量，其能量远远超出自由电子有质动力极限。我们的解释是支持二维模拟结果。
2017-10-26 physics.plasm-ph
Particle-in-Cell Codes for plasma-based particle acceleration
本文讨论了粒子模拟程序的基本原理及其在等离子体加速中的主要应用。从头算全电磁相对论PIC程序提供了最可靠的描述等离子体。他们的属性被认为是详细的。作为最基本的模型，完整的PIC代码在计算上是昂贵的。基于等离子体的加速是具有非常不同尺度的多尺度问题。最小的尺度是激光或等离子体波长（从1到100微米），最大的尺度是加速距离（从几厘米到几米甚至几公里）。Lorentz-boost技术允许以使模拟复杂化并导致代码中的非物理数值不稳定性为代价来减小尺度差异。另一种可能性是使用准静态近似，其中不同的尺度被分析地分离。
2015-10-05 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 ion acceleration using a solid target coupled with a low density layer
我们调查的粒子在细胞模拟在两个和三个维度的激光等离子体相互作用和质子加速在多层目标中的低密度的“近临界”层的几微米厚的被添加到一个薄的，高密度层的照明侧。这种目标设计可以通过在薄金属箔上沉积“泡沫”层来获得。近临界等离子体的存在强烈地增加了电子的转换效率和能量，并且通过目标正常鞘层加速机制导致来自后侧层的质子的加速增强。泡沫的电子在向前的方向上被强烈地加速并且在靶的后侧上传播，从而建立具有相对平坦的纵向轮廓的高电场。在这些条件下，最大质子能量比裸露固体靶的情况高出三倍。
2012-02-24 physics.plasm-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
Enhancement of laser-driven ion acceleration in non-periodic nanostructured targets
使用粒子模拟，我们证明了改进的目标正常鞘层加速（TNSA）的质子在非周期性纳米结构的目标与微米级厚度。与标准的平箔相比，在涂覆有纳米锥或穿孔有纳米孔的箔中观察到质子截止能量增加高达两倍。后者的纳米穿孔箔具有最高的增强效果，我们证明这在很大范围的箔厚度和孔直径下都具有鲁棒性。TNSA性能的改善是由于更有效的热电子产生，这是由更复杂的激光-电子相互作用几何形状和增加的有效相互作用面积和持续时间引起的。我们表明，TNSA是优化的纳米孔分布的相对较低的面密度，并不需要是周期性的，从而放宽了制造限制。
2019-07-16 physics.plasm-ph
Dominance of hole-boring radiation pressure acceleration regime with thin ribbon of ionized solid hydrogen
本文研究了多脉宽脉冲激光作用下新型低温氢靶对质子的加速，并给出了相应的激光参数。结果表明，相对较厚的氢固体带的质子加速效率大大超过了较薄的电离塑料薄膜的加速效率，这是由于在轻离子和较低靶密度的情况下，激光有质动力驱动的穿孔增强所致.三维粒子模拟结果表明，与二维粒子模拟结果相比，在打孔阶段，靶内加速质子的能量增大，而靶后加速质子的能量减小，而靶后加速质子的能量则由准静态电场引起。线性和圆偏振的multiPW激光脉冲的持续时间超过100 fs的质子加速从两个目标的内部，以及从后面的目标方面表现出类似的性能。当采用超短脉冲（$\sim$ 30 fs）时，来自靶内部的加速质子的数量显著减少。
2017-11-21 physics.plasm-ph
Not-so-efficient proton acceleration by an intense laser pulse obliquely incident on a structured target
针对微结构化靶下斜入射激光对质子/离子能谱影响不明的问题，通过二维PIC模拟发现，前表面带微米级凹槽或周期性凹槽的靶在激光斜入射时，质子/离子截止能量反而降低。
2023-11-09 physics.plasm-ph
Laser-driven ion acceleration in long-lived optically shaped gaseous targets enhanced by magnetic vortices
Institute of Plasma Physics and Lasers‑IPPL, University Research and Innovation Centre, Hellenic Mediterranean University（等离子体物理与激光研究所-IPPL，赫尔曼地中海大学研究与创新中心）；Department of Electronic Engineering, Hellenic Mediterranean University（赫尔曼地中海大学电子工程系）；CEA, DAM, DIF（法国原子能和替代能源委员会，DAM，DIF）；Université Paris-Saclay, CEA, LMCE（巴黎萨克雷大学，法国原子能和替代能源委员会，LMCE）；University of Bordeaux, CNRS, CEA, CELIA（波尔多大学，法国国家科学研究中心，法国原子能和替代能源委员会，CELIA）；York Plasma Institute, School of Physics, Engineering and Technology, University of York（约克等离子体研究所，约克大学物理、工程与技术学院）；Department of Physics, University of Ioannina（约阿尼纳大学物理系）
通过双交叠反向传播激光驱动冲击波精确塑造稀疏气体，形成长寿命近临界密度靶，实现高重复率激光加速离子束，采用3D模拟优化密度分布并评估放大自发辐射的影响，发现磁涡旋加速为主要机制。
2025-05-30 physics.plasm-ph
Enhanced target normal sheath acceleration with a grooved hydrocarbon target
本研究通过二维PIC模拟探究不同形状微米级沟槽的碳氢靶对激光质子加速的影响，发现矩形沟槽靶可使质子截止能量提升约4倍并显著降低角发散度，为靶背法向鞘层加速的性能优化提供了有效方案。
2023-11-10 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Optical Shaping of Plasma Cavity for Controlled Laser Wakefield Acceleration
激光尾流场加速器依赖于相对论运动的微米级等离子体腔，其提供> 100 GV/m的极高电场。在这里，我们展示了横向成形的等离子体腔产生受控的亚GeV电子束，采用激光脉冲与轴向可旋转的椭圆形焦斑。我们展示了通过旋转焦斑对电子自注入、电荷和电子束横向轮廓的控制能力。我们观察到，椭圆焦斑的效果是印记在电子束的轮廓和电子能量增加，相比，一个圆形焦斑的情况下。我们进行了三维粒子模拟，再现了实验结果，并揭示了一个新的非对称自注入过程的动力学。这种简单的方案提供了一种新的控制方法，激光尾场加速产生定制的电子束和X射线的各种应用。
2020-09-21 physics.plasm-ph
Laser Wakefield Acceleration Using Wire Produced Double Density Ramps
提出了一种实现和控制激光尾场加速器加速段电子注入的新方法。它利用一根导线，将其引入超音速气体射流中，产生冲击波和三个不同等离子体电子密度的区域。如果适当地调整，激光等离子体相互作用发生在三个阶段：激光自压缩，电子注入和加速在第二个等离子体波周期。自注入相比，在一个恒定密度的等离子体中的非线性等离子体波的破波，该计划增加了高达一个数量级的准单能区的光束电荷。在第二等离子体波周期中的电子加速使电子束发散度降低约25%，并且在密度下降斜坡处的局部注入导致具有小于百分之几的相对扩展的光谱。
2012-10-25 physics.plasm-ph
Enhanced laser-driven proton acceleration with gas-foil targets
数值研究了飞秒激光脉冲驱动下质子在气膜靶中的加速机制。该靶由一个几十微米的近临界密度氢气层组成，氢气层附着在固体碳箔上，背面有一个污染物薄质子层。二维粒子模拟表明，在最佳的气体密度，污染物质子的最大能量增加了一个因素的$\sim 4$相比，一个单一的箔目标。这种改进源于激光几乎完全吸收到气体中的相对论电子中。几个充满活力的电子种群被确定，并通过计算它们在质子的位置产生的静电场来量化它们各自对质子加速的影响。虽然发现这些电子组中的每一个都对整个加速场有很大贡献，但主要的一个是由气体中激发的非线性尾流场产生的相对论热体积，正如Debayle等人最近分析的那样[New J. Phys. 19，123013（2017）]。我们的分析还揭示了邻近离子在加速最快质子中的重要作用，以及质子层随时间增加的曲率引起的多维效应的发生。
2020-09-15 physics.plasm-ph
Decoupling acceleration and wiggling in a laser-produced Betatron source
该研究提出一种通过定制等离子体密度剖面将加速与wiggler阶段分离的激光驱动Betatron X射线源方案，实现两者的独立优化，可调节光子能量，有望克服常规源局限，产生明亮稳定高能准直的X射线束。
2025-06-27 physics.plasm-ph
Ion acceleration in electrostatic collisionless shock: on the optimal density profile for quasi-monoenergetic beams
对静电冲击波中离子加速问题进行了数值研究，旨在确定激光驱动系统中获得准单能离子束的最佳等离子体结构。最近的研究表明，以长尺度的后密度分布为特征的近临界密度等离子体导致具有低能量扩展的光束[F。Fiúza等人，Physical Review Letters 109，215001（2012）]。在这项工作中，进行了详细的参数扫描调查不同的等离子体尺度长度。因此，最佳的等离子体空间尺度长度，允许最小化的能量扩散，同时确保由冲击的离子的显着的反射被识别。此外，提出了一种新的配置，其中所需的配置文件已获得通过耦合不同密度的微层。结果表明，这种新的工程方法是一种有效的替代方案，保证了较低的能量扩散，具有较高的可控性。
2018-01-08 physics.plasm-ph
Ultrashort PW laser pulse interaction with target and ion acceleration
给出了飞秒激光与固体相互作用加速离子的实验结果，并探讨了提高离子能量的方法。研究了以几乎未探索过的强度范围（8 × 10^19 W/cm ^2 - 1 × 10^21 W/cm ^2）辐照微米厚（0.2 - 6.0微米）铝箔，导致离子沿靶后表面和前表面法线方向加速的情况。在优化的激光强度条件下（通过改变激光能量或焦斑尺寸）获得的质子和碳离子的最大能量表现出沿后表面靶法线方向的快速强度缩放为I^0.8，沿前表面靶法线方向的快速强度缩放为I^0.6。发现质子能量与激光能量成比例的速度比与激光焦斑尺寸成比例的速度快得多。此外，沿两个方向的最大离子能量的比例被发现是恒定的靶厚度和激光强度的宽范围。在相对低的激光强度下，质子通量在向前的方向上占主导地位。增加激光强度的结果在向后质子通量的逐渐增加，并导致在整个能量范围内的两个方向上的离子通量几乎相等。这些实验结果可能会打开新的应用前景。
2018-03-20 physics.plasm-ph
A non-linear theory for the bubble regime of plasma wake fields in tailored plasma channels
我们介绍了第一个完整的解析气泡和吹出模型的径向非均匀等离子体在准静态近似。对于这两种情况，我们计算了加速场和聚焦场。在我们的模型中，我们还假设了一个薄的电子层，周围的尾场和计算的字段配置内。我们的理论适用于任意的径向密度分布，并减少到已知的模型中的均匀等离子体的限制。根据先前对具有用于气泡状态中的激光驱动电子加速的平滑边界的中空等离子体通道的研究，我们知道煎饼状激光脉冲导致最高的电子能量[Pukhov等人，PRL 113，245003（2014）]。如图所示，气泡场可以通过改变深通道内的等离子体密度分布来调节，以平衡激光耗尽和退相长度。现在我们来说明为什么通道真空部分的径向场会散焦。
2015-10-30 physics.plasm-ph
Acceleration and focusing of multispecies ion beam using a converging laser-driven shock
提出一种利用会聚激光驱动冲击波同时聚焦并加速多组分单能离子束的方案，可独立控制焦距与能量，并经模拟验证。
2024-09-21 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Collisionless Shock Acceleration of protons in a plasma slab produced in a gas jet by the collision of two laser-driven hydrodynamic shockwaves
本研究通过实验比较气体射流在无剪裁、单侧及双侧激光冲击波剪裁下的皮秒激光质子加速，证明双侧剪裁形成的近临界密度等离子体薄片可显著增强符合 CSA 机制的前向高能质子加速。
2023-09-28 physics.acc-ph physics.plasm-ph
On_the_implementation_of_the_conditions_of_Inertial_Confinement_ Fusion by bombarding the target a macro particle
考虑了长度为1厘米、直径为16微米、壁厚为1纳米的锂管段的加速度。这些片段被电子束源产生的质子束充电。然后，它们被螺旋波导中的行波场加速。这些碎片接下来被送到一个目标上，在那里它们在纵向上被压缩三百倍，并径向压缩目标，因此实现了热核聚变的条件。
2013-11-21 physics.plasm-ph
Mechanisms to control laser-plasma coupling in laser wakefield electron acceleration
实验结果，支持精确的建模，证明优化的等离子体为基础的注射器与中间激光脉冲能量（$<1$ J），对应于一个归一化的矢量势$a_0 = 2.15$，使用电离注入量身定制的等离子体密度分布。在实验上实现了电子聚束质量和能量的增加与在等离子体出口处的密度下降斜坡的延伸。优化的激光脉冲在定制的等离子体密度分布的焦点位置示出，以有效地减少电子束角偏差，导致更好的对准的电子束与激光轴。单峰电子光谱产生在一个以前未探索的制度，通过结合早期的焦点位置和自适应光学控制的激光波前，通过优化的对称性的预聚焦激光能量分布。实验结果已经通过粒子模拟使用现实的激光能量，相位分布和时间包络进行了验证，允许准确预测难以建模的参数，如电子束团的总电荷和空间特性，为更准确地建模等离子体加速器的设计开辟了道路。
2022-08-18 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Demonstration of a tandem lens for producing shaped laser-ionized plasmas for plasma wakefield acceleration
本研究演示了由两个衍射光学元件构成的串联透镜装置，可聚焦高功率超快激光产生米级贝塞尔焦点，用于制备等离子体尾场加速的激光电离等离子体源，还介绍了透镜相位计算算法及性能预测。
2025-09-01 physics.acc-ph physics.optics physics.plasm-ph
Over-critical sharp-gradient plasma slab produced by the collision of laser-induced blast-waves in a gas jet; Application to high-energy proton acceleration
在高重复频率下产生薄而高密度的等离子体板是超高强度激光应用的关键问题。我们提出了一个计划，以创建这样的等离子体板，基于两个反向传播的冲击波（BW）的气体射流的传播和碰撞。每个BW由纳秒激光束引起的突然和局部加热发射，该纳秒激光束沿着射流的侧面传播。由此产生的圆柱形BW垂直于光束扩展。激波阵面被气体射流密度梯度弯曲，将等离子体推向射流中心。通过使用两个平行的ns激光束，该方案能够独立地定制射流的两个相对侧，同时避免与反向传播激光束相关联的损坏风险。使用二维和三维流体动力学，以及动力学模拟进行参数研究。在停滞状态下结合碰撞的BW弯曲使密度增加超过10倍，并产生非常薄（低至几微米）的、接近过临界的等离子体板，其具有高密度对比度（> 100）和几百皮秒的寿命。采用二维粒子模拟方法研究了等离子体剪裁对高强度亚皮秒激光脉冲加速质子的影响。不仅在ps脉冲的入口侧而且在出口侧定制等离子体增强了质子束准直，显著增加了高能质子的数量以及它们的最大能量。
2020-09-30 physics.plasm-ph
Energy gain by laser-accelerated electrons in a strong magnetic field
这篇文章讨论了在具有静态均匀磁场$B_*$的等离子体中用激光脉冲加速电子的问题。激光脉冲垂直于磁场线传播，偏振选择为使得$({\bf{E}}_{laser} \cdot {\bf{B}}_*) = 0$。工作的重点是具有可观的初始横向动量的电子，在没有磁场的情况下，由于强退相，这些电子无法从激光获得显著的能量。它表明，磁场可以启动一个能量增加，通过旋转这样的电子，使其动量成为指向前方。能量增益继续远远超过该转折点，在该转折点处失相下降到非常小的值。与纯真空加速的情况相反，电子经历快速的能量增加，其中解析导出的最大能量增益取决于磁场的强度和波的相速度。由磁场引起的能量增强在高激光振幅$a_0 \gg 1$下可能是有用的，其中类似于真空中的加速不能产生仅超过数十微米的高能电子。强磁场有助于利用$a_0$的增加，而不会显著增加相互作用长度。
2019-10-05 physics.plasm-ph
Laser wakefield acceleration by petawatt ultra-short laser pulses
超短（约30 fs）拍瓦激光脉冲在稀薄等离子体（电子密度为10^{17}/cm ^3量级）中以宽焦斑（约100微米）聚焦，激发非线性等离子体尾场，该尾场可以将注入的电子加速到GeV能量，而不会产生任何脉冲通道效应。在此条件下，相对论自聚焦超临界功率激光脉冲的传输与真空中的传输几乎相同。非线性准平面尾流等离子体波的振幅和相速度沿激光路径变化，有效地捕获和加速注入的电子具有很宽的初始能量范围。沿着两个瑞利长度（大约8厘米）加速的电子可以获得高达1 GeV的能量。特别是，从相当长的（330 fs量级）1 MeV粒子的非共振电子束捕获的电子最终形成具有900 MeV范围内的能量和约10%的能量扩散的低发射度聚束。所有这些结论都来自于利用完全相对论时间平均粒子程序WAKE在圆柱形几何中进行的二维模拟。
2004-09-27 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Microdroplet target synthesis for kilohertz ultrafast lasers
利用飞秒激光脉冲扰动直径为5 μ m和30 μm的液流，并监测扰动的时间发展，发展了一种在空气和真空中以千赫重复频率产生空间稳定的柔性形状微米级液体靶的方法。使用水，我们已经产生了直径为2.1 μm的液滴和直径为1.3 μm的颈部等特征，其中每一次拍摄的变化小于0.3 μm，并且具有进一步减小尺寸和可变性的前景。使用这种微米级的目标，可以预期，以防止传导热耗散，增强离子加速的场强，并允许空间确定性的激光团簇实验。
2012-12-13 physics.flu-dyn physics.optics physics.plasm-ph
Efficient injection of radiation-pressure-accelerated sub-relativistic protons into laser wakefield acceleration based on 10 PW lasers
我们提出了一种混合激光驱动的离子加速方案，使用固体箔和密度定制的背景等离子体的组合目标。在第一阶段，强激光与固体薄膜相互作用中的辐射压加速可产生亚相对论质子束。在第二阶段，该次相对论质子束被进一步加速的激光尾流场驱动的相同的激光脉冲在近临界密度的背景等离子体密度下降的轮廓。在第二阶段开始时，激光波前的传播速度和激发尾场波的相速度被有效地降低。通过沿激光传播方向从临界密度附近逐渐降低背景等离子体密度，尾流在加速质子的同时行进得越来越快。因此，质子和尾流之间的退相被推迟，并且实现有效的尾流场质子加速。这种混合激光驱动质子加速方案可以通过使用峰值功率为10 PW的超短激光脉冲产生多GeV质子束来实现。
2018-06-28 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Prepulse and amplified spontaneous emission effects on the interaction of a petawatt class laser with thin solid targets
当有限对比度的拍瓦激光脉冲照射微米厚的箔时，预脉冲（包括放大的自发发射）产生预等离子体，其中激光脉冲的超短相对论强部分（主脉冲）由于相对论自聚焦而获得更高的强度，并且经历快速耗尽，将能量转移到快速电子。如果预等离子体厚度是最佳的，则主脉冲可以比理想的、无限对比度的激光脉冲更有效地到达产生快离子的目标。建立了一个简单的预等离子体靶的解析模型，并预测了该靶中离子的辐射压加速。用耗散流体力学模拟方法分析了纳秒级预脉冲作用下预等离子体的形成过程。采用多参数粒子模拟方法研究了主脉冲与预等离子体的相互作用。数百兆电子伏离子加速的最佳条件被发现与诊断，包括高次谐波产生重要的伴随效应。
2013-10-02 physics.plasm-ph
Ion acceleration from laser-driven electrostatic shocks
采用多维粒子模拟方法研究了等离子体中静电冲击的产生和背景离子的反射，从而产生高质量、高能量的离子束。静电冲击是由具有不同密度和/或相对漂移速度的两个等离子体的相互作用驱动的。由激波反射的离子的能量和数量随着两个相互作用的等离子体之间的密度比和相对漂移速度的增加而增加。结果表明，强激光与定制的近临界密度等离子体的相互作用，允许有效加热的等离子体电子和陡峭的等离子体轮廓在临界密度界面，导致产生高速激波结构和高能离子束。我们的研究结果表明，高品质的200兆电子伏冲击加速离子束所需的医疗应用可以获得与当前的激光系统。
2013-01-17 physics.plasm-ph physics.space-ph
A high-intensity laser-based positron source
本文提出一种基于高能电子束与高强激光脉冲对撞的正电子源，利用多光子Compton和Breit-Wheeler过程产生低发散度正电子，其亚微米级低发射度特性对对撞机应用极具吸引力。
2023-11-17 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Laser-Ion Lens and Accelerator
高准直单能相对论离子束的产生是超强激光与物质相互作用中最具挑战性和最有前途的领域之一，因为许多科学和技术应用都需要这样的光束。我们通过引入激光离子透镜和加速（LILA）的概念来应对这一挑战。通过与梯度折射率透镜的简单类比，我们证明了离子的同时聚焦和加速是通过用强度为~10^22 W/cm^2的强激光脉冲照射成形的固体密度靶，并利用激光的辐射压力将靶变形/聚焦成立方微米的光斑来实现的。我们表明，LILA过程可以近似使用一个简单的变形镜模型，然后验证它使用三维粒子在细胞模拟的两个物种的等离子体目标组成的电子和离子。广泛的扫描的激光和目标参数确定的瑞利-泰勒（RT）的不稳定性被抑制的稳定的传播制度。在不同的激光功率下（从几拍瓦到几拍瓦），都能发现稳定的聚焦。在未来的多拍瓦激光系统中，聚焦离子束的聚焦密度可达10^23 cm^-3量级，入射能量可达750 MeV，焦点处的能量密度可达2*10^13 J/cm ^3。
2020-11-17 physics.plasm-ph
A "lighthouse" laser-driven staged proton accelerator allowing for ultrafast angular and spectral control
本研究提出“灯塔”式激光驱动两级质子加速方案，通过预加速靶后表面运动实现高能质子窄锥发射与能谱分离，兼具稳定加速与光学可控性，拓展激光离子加速应用潜力。
2024-04-17 physics.acc-ph physics.plasm-ph
3D printing of gas jet nozzles for laser-plasma accelerators
最近的结果激光尾流场加速在定制的等离子体通道强调的重要性，控制气体靶的密度分布。特别是据报道，适当的密度剪裁可以导致改进的注入，加速和激光加速电子束的准直。为了实现这样的轮廓，需要创新的目标设计。为此，我们回顾了增材层制造（通常称为3D打印）的使用，以生产气体喷嘴。值得注意的是，我们比较了两种工业标准技术的性能，即选择性激光烧结（SLS）和立体光刻（SLA）。此外，我们已经使用普通的熔融沉积成型（FDM）复制基本的气体射流设计，并使用SLA和SLS更复杂的喷嘴设计。喷嘴的特点是干涉测量和用于电子加速实验的Salle Jaune太瓦激光器在Atriatoire d 'Optique Quéquée。
2016-05-05 physics.acc-ph physics.ins-det physics.plasm-ph
Plasma density profile reconstruction of a gas cell for Ionization Induced Laser Wakefield Acceleration
本研究针对激光尾场加速的等离子体密度控制问题，设计可变长度与背压的气体盒，利用多TW激光实验，通过电离辅助注入调节电子束，并使用横向探针结合阴影与干涉成像重建并分析了等离子体密度分布。
2023-05-08 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Accelerating Protons to Therapeutic Energies with Ultra-Intense Ultra-Clean and Ultra-Short Laser Pulses
本文讨论了强激光脉冲从用于强子治疗的超薄薄膜中加速质子的问题。随着在密歇根大学的Hercules激光器上实现的激光强度对比度提高到10-11，可以在高达1022 W/cm 2的强度下实现激光-固体相互作用，这允许从亚微米箔进行激光驱动离子加速的有效机制。定向库仑爆炸区超薄双层质子加速的PIC模拟不同厚度的（重离子/轻离子）箔在预期的实验条件下进行，用于Hercules激光器，脉冲能量从3到15 J，脉冲半高宽（FWHM）为30 fs，聚焦到0.8微米（FWHM）的光斑尺寸。在这种情况下，重离子主要在激光脉冲传播的方向上扩展，增强了加速轻离子的纵向电荷分离电场。已发现的最大质子能量的依赖性上的箔的厚度和激光脉冲特性已与目标的厚度相匹配，以确保最有效的加速。此外，质子光谱在高能量下显示出峰值结构，这是放射治疗所需的。2D PIC模拟表明，150-500 TW的激光脉冲能够将质子加速到100-220 MeV的能量。
2008-05-13 physics.med-ph physics.plasm-ph
Laser Wakefield Acceleration in a Capillary Gas Cell Producing GeV-Scale High-Quality Electron Beams
Physical Research Laboratory（物理研究实验室）；Laboratoire de Physique des Gaz et des Plasmas, CNRS, Université Paris-Saclay（气体与等离子体物理实验室，法国国家科学研究中心，巴黎萨克雷大学）；ELI Beamlines Facility, The Extreme Light Infrastructure ERIC（极轻基础设施欧洲利益相关者团体光束线设施）；Czech Technical University in Prague（布拉格捷克理工大学）
通过设计包含短注入区和长加速区的毛细管气室，利用流体和PIC模拟优化密度分布，实现100 TW激光驱动下平均能量超过1.0 GeV的高质量电子束。
2026-05-27 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Narrow bandwidth, low-emittance positron beams from a laser-wakefield accelerator
本文实验演示了具备窄带宽、低发射度和飞秒时长的激光驱动超相对论正电子源，并通过模拟证明其可注入并加速于等离子体尾波场。
2023-07-11 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Hole boring in a DT pellet and fast ion ignition with ultra-intense laser pulses
最近实现的高强度短激光脉冲在其应用于非均匀过密等离子体中的钻孔和预压缩DT聚变靶中的点火方面开辟了新的前景。一个简单的分析模型和数值模拟表明，强度超过1022 W/cm 2的脉冲可以深入穿透到等离子体中作为一个有效的有质动力加速的离子在向前的方向。高达数百微米的穿透深度取决于激光能量密度，其必须超过几十GJ/cm 2。在通道底部加速的快离子效率超过20%，具有很高的方向性，可以将预压缩的靶芯加热到聚变条件。
2009-03-22 physics.comp-ph physics.plasm-ph
