Laser-accelerated, low divergence 15 MeV quasi-monoenergetic electron bunches at 1 kHz
我们演示了激光尾场加速的准单能电子束团高达15兆电子伏，在1 kHz的重复频率与2.5 pC的电荷每束和一个核心与< 7 mrad的光束发散。加速是由5 fs，< 2.7 mJ的激光脉冲入射到一个薄的，近临界密度的氢气射流。低光束发散归因于对激光载波包络相位滑移的降低的敏感性，这通过使用激光偏振和气体射流控制以两种方式实现：（1）电子注入到气体射流的等离子体密度下降斜坡上的尾流中，以及（2）使用圆偏振驱动脉冲。在下坡中的温和波破碎的条件下，电子束轮廓具有与κ电子能量分布一致的2D洛伦兹形状。这种分布以前只在空间或尘埃等离子体中观察到。我们将这种形状归因于二次尾流场气泡势所限制的强相关无碰撞聚束，其中气泡中的红移激光场将横向速度空间扩散赋予聚束。
2020-10-29 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Plasma Wakefield Accelerator Research 2019 - 2040: A community-driven UK roadmap compiled by the Plasma Wakefield Accelerator Steering Committee (PWASC)
在激光或光束驱动的等离子体尾场加速器中产生的加速度梯度通常比传统加速器产生的加速度梯度大三个数量级，因此等离子体加速器可以开辟新一代非常紧凑的机器的路线。此外，基于等离子体的加速器可以产生具有独特特性的光束，例如数十千安培的峰值电流，阿秒聚束持续时间，超高亮度和固有的粒子束-激光脉冲同步。在这份路线图中，我们回顾了英国等离子体加速器研究的现状。我们概述了潜在的应用，描述了研究和开发所需的，使这些应用程序，并讨论与相关领域的研究协同作用。我们还列出了实现这些目标所需的资源，并为关键领域的进展提供了时间轴。
2019-04-19 physics.acc-ph physics.app-ph physics.optics
Optical control of the topology of laser-plasma accelerators
提出了一种能够产生具有螺旋电流分布的相对论电子涡旋束的扭曲等离子体加速器。这些涡束的角动量是量子化的，主导着它们的横向运动，并导致在扭曲的尾流场周围的螺旋粒子轨迹。我们专注于激光尾流场加速的情况下，驱动的激光束与螺旋时空强度分布，也被称为光弹簧。我们发现，这些轻弹簧可以旋转，因为他们激发扭曲的等离子体尾场，提供了一种新的机制来控制扭曲的尾场相速度，提高能量增益和捕获效率超过平面尾场。
2018-07-13 physics.acc-ph physics.optics physics.plasm-ph
Electron Acceleration in a Flying-Focus Laser Wakefield Accelerator
Weizmann Institute of Science（魏茨曼科学研究所）
本文研究飞焦点激光等离子体加速器中电子加速问题，通过优化等离子体波场传播速度来提高电子能量，利用光子粒子模拟验证了飞焦点方案对相位失真的部分抑制效果。
2026-04-07 physics.acc-ph physics.optics physics.plasm-ph
Plasma Lenses for Relativistic Laser Beams in Laser Wakefield Accelerators
将拍瓦级激光束聚焦成用于不同应用的各种光斑尺寸在成本、劳动力和空间方面是昂贵的。在本文中，我们提出了一种等离子体透镜，利用激光自聚焦效应灵活地调整激光束的大小。使用固定的常规聚焦系统将激光聚焦在等离子体前方的短距离处，我们可以在一定范围内调节有效激光束腰，就好像使用各种聚焦系统与等离子体透镜一起充当望远镜中的可调节目镜。这样的设置是一个强大的工具，激光尾场加速器实验在国家的最先进的拍瓦激光项目，并允许扫描焦斑参数。
2019-01-23 physics.acc-ph physics.optics physics.plasm-ph
Direct observation of the injection dynamics of a laser wakefield accelerator using few-femtosecond shadowgraphy
我们提出了几个飞秒阴影快照期间的非线性演化的等离子体波在激光尾场加速器与横向同步的几个周期的探测脉冲。这些快照可以直接与等离子体波内的电子密度分布相关联，并给出有关其大小和形状的定量信息。我们的研究结果表明，电子自注入到第一等离子体波周期是由第一等离子体周期的延长。三维粒子在细胞模拟支持我们的观察。
2015-07-31 physics.acc-ph physics.optics physics.plasm-ph
Laser Wakefield Accelerators
一维尾流场生成方程求解的非线性增加的水平，演示它们如何有助于在等离子体中的非线性尾流场的整体行为。本文还研究了激光导引效应对提高尾波场加速器相互作用长度的影响。
2017-05-30 physics.acc-ph physics.plasm-ph
A Brief Review of Plasma Wakefield Acceleration
等离子体尾场加速器承诺巨大的加速度梯度，比今天的传统射频（RF）加速器大三个数量级。这些新的加速器也显示出以几乎相同的因子减小未来加速器尺寸的潜力。本文简要介绍了等离子体尾场加速器的工作原理，并介绍了该领域的最新进展。给出了当前的挑战和潜在的未来使用的等离子体尾场加速器进行了讨论。
2020-02-14 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Tunable X-ray source by Thomson scattering during laser-wakefield acceleration
我们报告的结果，全光汤姆逊散射拦截加速过程中的激光尾场加速器。我们表明，脉冲碰撞位置可以检测到使用横向阴影，这也有利于对齐。随着电子束能量在加速器内的演化，发射的光谱随着散射位置而改变。这样的配置可以用作加速器诊断以及可靠的设置，以生成具有可调能量的X射线。
2019-05-16 physics.acc-ph physics.optics physics.plasm-ph
Ponderomotive Injection in Plasma Wakefield Accelerators
提出了一种新的亚相对论等离子体尾场加速器电子注入方案。横向激光器电离掺杂剂气体，并在尾流传播方向上有质动力地加速释放的电子。该过程使得即使对于低于捕获阈值的尾场电势，也能够在尾场中捕获电子。我们从理论上研究了该方案，并通过粒子在细胞中的模拟来展示高质量的波束形成和加速与亚微米归一化发射度和子百分比不相关的能量扩展。
2020-08-19 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Guided mode evolution and ionization injection in meter-scale multi-GeV laser wakefield accelerators
本文研究米级低密度等离子体波导中激光尾波场加速器的最低阶模式拍频效应，揭示其驱动电离注入并产生多GeV准单能电子束，提出三阶段模型解释实验观测。
2023-09-18 physics.acc-ph physics.optics physics.plasm-ph
Nonlinear plasma wavelength scalings in a laser wakefield accelerator
激光尾流场加速依赖于强激光脉冲的有质动力对等离子体波的激发。然而，激光尾流中的等离子体波列却很少在实验中直接研究。在这里，我们使用几个周期的阴影与干涉测量相结合，以量化由激光激发的等离子体波的GeV级加速器的密度范围内，即几个1 e18 cm-3。虽然分析模型表明非线性等离子体波长和峰值电势a_0之间存在明显的依赖关系，但我们的研究表明，分析模型仅对驱动强度a_0<=1是准确的。实验数据和系统的粒子模拟表明，等离子体波列的非线性延长不仅取决于激光峰值强度，而且还取决于焦点的腰部。
2020-01-26 physics.acc-ph physics.optics physics.plasm-ph
A New Type of Plasma Wakefield Accelerator Driven by Magnetowaves
提出了磁波驱动等离子体尾场加速器的新概念。这个概念最初是作为一个可行的机制提出的“宇宙加速器”，将加速宇宙粒子到超高能量的天体物理设置。与更熟悉的等离子体尾场加速器（PWFA）和激光尾场加速器（LWFA）不同，其中驱动器，带电粒子束和激光是独立存在的实体，MPWA调用高频和高速哨声模式作为驱动器，这是一种不能存在于等离子体之外的中波。除了驱动因素的不同，通过有质动力势激发等离子体尾流场的基本机制是共同的。我们的计算机模拟表明，在适当的条件下，等离子体尾场保持非常高的相干性，并可以维持高梯度加速超过许多等离子体波长。我们认为，除了它的天体应用，MPWA的概念也可以是陆地上的效用。MPWA的原理验证实验将有利于地球和天体加速器概念。
2008-08-22 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Staging of High-Gradient Wakefield Accelerators
用高梯度尾流场加速器将粒子加速到高能量可能需要使用多个级。由于高发散度和不可忽略的能量扩散，将光束从一个级耦合到另一个级可能是困难的。我们审查的挑战，技术要求和目前提出的解决分期问题的方法。
2020-07-10 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Physics of beam self-modulation in plasma wakefield accelerators
自调制不稳定性是目前质子束作为等离子体尾场加速驱动器的一个关键因素。数值研究了均匀等离子体和具有小密度上升阶跃的等离子体中束流不稳定性的发展。台阶参数提供了最强的建立尾场，并确定了稳定的聚束训练形成的机制。
2015-03-17 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Radial equilibrium of relativistic particle bunches in plasma wakefield accelerators
在等离子体尾场加速器的线性或弱非线性区域中，驱动粒子束很快与尾场达到径向平衡，这是第一次详细描述。结合解析关系、数值积分和第一性原理模拟，得到了平衡束流状态和自洽尾流场。在平衡态中，束流密度在轴附近强烈地达到峰值，束流半径沿着束流是恒定的，并且聚焦强度的纵向变化通过改变束流发射度来平衡。束粒子的横向动量分布依赖于观测半径，既不是可分的，也不是高斯分布。
2016-11-03 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Transformer ratio growth due to ion motion in plasma wakefield accelerators
本文报告了等离子体尾场加速器中Langmuir波破裂导致加速电场增强的反直觉效应，其机制是横向波破裂时通过电子的集体流入与单独流出从邻近区域汲取能量。
2023-11-21 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Enhancement of electron energy to multi-GeV regime by a dual-stage laser-wakefield accelerator pumped by petawatt laser pulses
激光尾流场加速提供了一个紧凑的电子加速器的承诺，用于产生多GeV的电子束使用由强激光脉冲引起的巨大的场梯度，相比于传统的射频加速器。然而，来自激光尾场加速器的电子束的能量和质量受到驱动激光脉冲的功率和靶介质中的相互作用性质的限制。近年来，随着激光技术的发展，人们已经实现了拍瓦级飞秒激光器，这为激光尾波场加速的研究提供了新的可能性。在这里，我们提出了一个显着增加激光驱动的电子能量的多GeV的水平，利用30 fs，1 PW激光系统。特别是，一个双阶段的激光尾场加速计划（注入器和加速器计划）被施加到提升电子能量超过3 GeV与一个单一的PW激光脉冲。三维粒子模拟证实了PW激光脉冲驱动的双级激光尾场加速器产生的多GeV电子。
2013-09-18 physics.acc-ph 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
Observation of Plasma-Undulator Harmonics from a Laser Wakefield Accelerator
这篇论文已被作者撤回。分析中的一个假设在实验条件下是不成立的。
2010-03-09 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Stern-Gerlach surfing in laser wakefield accelerators
本文研究了在激光尾流场加速器中加入Stern-Gerlach型洛伦兹力对电子的影响。Stern-Gerlach型的条款被发现产生一个家庭的轨迹描述电子冲浪沿等离子体密度波驱动的激光脉冲。这样的轨迹可能导致电子聚束尺寸的增加，这可能对在未来的自由电子激光中利用这样的聚束的尝试具有影响。
2015-03-11 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Oscillation damper for misaligned witness in plasma wakefield accelerator
针对线性或中等非线性等离子体尾场加速器中外部见证束对中困难的问题，本文提出在其前方亚毫米处加入同源阻尼束团，通过尾场扰动实现见证束自动回轴且无质量损失。
2024-10-26 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Witness emittance growth caused by driver density fluctuations in plasma wakefield accelerators
在等离子体尾场加速器中，我们发现了一种能引起见证发射度增长的新效应。该效应出现在线性或适度非线性等离子体波中。在驱动光束与等离子体波达到横向平衡所需的时间期间，见证物经历随时间变化的聚焦力并失去质量。见证电荷越高，发射度增长率就越低，因为见证电荷被其自身的尾流场额外聚焦。然而，见证头总是退化，退化和完好部分之间的边界逐渐向后传播沿见证束。
2018-07-12 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Electromagnetic radiation from a laser wakefield accelerator
基于Lienard-Wiechert势计算了激光尾场加速器的相干和非相干电磁辐射。研究发现，在波长大于束团长度时，辐射是相干的。相干辐射通常位于红外范围内，显示出揭示加速过程的细节和电子聚束的特性的特征，例如其持续时间、电荷、能量和相对于尾场轴的偏移。光谱的非相干范围延伸到X射线频率范围，由相当宽的峰组成，这是由加速度引起的。
2008-05-07 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Energy-chirp compensation in laser wakefield accelerators
激光尾波场加速器中的能量扩散主要受到注入和加速过程中引入的能量啁啾的限制。在这里，我们提出并证明了使用纵向密度剪裁，以适应加速领域，并减少啁啾在年底的加速器。三维PIC模拟支持的实验数据表明，宽带电子束可以转换为准单能束的能量分布小于10%，同时保持超过120 pC的高电荷。在尾流场加速的线性和准线性区域中，该方法可以提供甚至更低的、低于百分之一水平的能量扩展。
2018-06-08 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Injection induced by coaxial laser interference in laser wakefield accelerators
提出了一种利用同轴激光脉冲干涉产生高质量光束的新注入方案。在该方案中，相对松散聚焦的激光脉冲驱动等离子体尾场，并且具有相似强度的紧密聚焦的激光脉冲触发干涉环图案，该干涉环图案在等离子体尾场中产生洋葱状的多鞘层。由于紧聚焦激光的聚焦位置后波前曲率的变化，尾流场的最内层鞘层膨胀，这减慢了尾流场的有效相速度并触发等离子体电子的注入。粒子在细胞模拟表明，高品质的电子束具有低的能量扩散（每轧机几个），高电荷（百皮库仑）和小发射度（亚毫米毫弧度），同时可以产生适当选择的两个激光器之间的相位差使用适度的激光参数。
2022-05-24 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Synchrotron radiation from a curved plasma channel laser wakefield accelerator
在弯曲的等离子体通道中引导的激光脉冲可以激发尾场，该尾场使电子沿着拱形轨迹转向。当电子沿着弯曲的通道加速时，它们发射出同步辐射。我们提出了简单的分析模型和模拟研究激光脉冲引导，尾场产生，电子转向，和同步辐射在弯曲的等离子体通道。对于实验上可实现的参数，~ 2GeV的电子每厘米发射0.1个光子，平均光子能量为多个keV。
2016-11-02 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Experimental Observation of Motion of Ions in a Resonantly Driven Plasma Wakefield Accelerator
实验证实等离子体尾场加速器中离子运动效应与离子质量成反比，由有质动力驱动，并随尾场振幅变化，表现为束团尾部。
2025-02-27 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Longitudinal Laser Shaping in Laser Wakefield Accelerators
本文研究了激光尾流场加速器中激光与等离子体相互作用过程中尾流激发的能量学。我们发现，尾流振幅和加速效率（Transformer比）可以通过适当的驱动激光脉冲的纵向轮廓的形状最大化。在激光与等离子体相互作用的非线性区域，导出了相应的激光脉冲族。这样的形状通过允许激光脉冲内的均匀光子减速而提供尾流场的大小和效率的理论上限。我们还构建了现实的最佳脉冲形状，可以产生在有限带宽的激光系统。
2000-08-09 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Multi-GeV electron bunches from an all-optical laser wakefield accelerator
我们提出了多GeV的激光尾场加速在一个完全光学形成的等离子体波导的第一个演示，与加速梯度高达25 GeV/m。该波导是通过在低密度氢气射流中自波导<15 J，45 fs（<~300 TW）脉冲超过20 cm形成的，同时加速电子聚束在毫弧度发散准单能峰中被驱动到5 GeV，相对能量宽度为~15%，电荷至少为~10皮库仑。在N_e0=（1.3-3.2）x10^17 cm^（-3）的范围内，能量增益与轴上波导密度成反比。我们发现，束团光谱和电荷的连续稳定性强烈依赖于注入激光脉冲的指向和气体射流的均匀性。我们还观察到泵浦耗尽引起的失相的证据，长的光引导距离的后果。
2021-12-08 physics.acc-ph physics.optics physics.plasm-ph
Carrier-Envelope Phase Controlled Electron Injection into a Laser-Wakefield Accelerator
单周期激光脉冲在等离子体中传播时，根据激光载波包络相位（CEP），引起可控的非对称等离子体电子从激光器中排出，形成振荡的等离子体泡。气泡的横向尾流场被修正，呈现周期性调制。提出了一种将单周期低频激光脉冲和多周期高频激光脉冲相结合的激光尾场加速器注入方案。共同传播的激光脉冲形成横向振荡的尾场，该尾场有效地捕获和加速来自背景等离子体的电子。通过调节单周期激光脉冲的初始CEP，可以独立于多周期脉冲来修改注入动力学，从而能够控制电子聚束的空间轮廓。
2021-06-30 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Differential pumping for kHz operation of a Laser Wakefield accelerator based on a continuously flowing Hydrogen gas jet
本研究提出并验证了一种差分抽气系统设计方法，首次实现了基于高压氢气射流的kHz激光尾场加速器的连续运行，为高重复频率加速器的实际应用提供了关键技术支持。
2025-01-29 physics.acc-ph physics.optics physics.plasm-ph
Acceleration rate enhancement by negative plasma density gradient in multi-bunch driven plasma wakefield accelerator
本文提出在多束驱动的等离子体尾场加速器中引入负等离子体密度梯度，通过仅调节驱动束与波的相对相位并保持波相位稳定，从而在有限长度内提升被加速束的能量增益。
2024-11-14 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Stable and high quality electron beams from staged laser and plasma wakefield accelerators
本文介绍了用激光尾场加速器（LWFA）强流电子束驱动等离子体尾场加速器（PWFA）的实验结果。在此阶段设置稳定和高质量（低发散和低能量扩散）的电子束产生在PWFA中的光学产生的流体动力学冲击。在PWFA阶段的安排所产生的光束的能量稳定性是可比的单级激光加速器和等离子体尾场加速器驱动的传统加速器。模拟支持的PWFA驱动器的能量波动的固有的不敏感性，可以利用，以克服稳定性的限制，最先进的激光尾场加速器时，添加一个PWFA阶段。此外，我们证明了产生的电子束的能量扩展和发散优于单级LW-FA，导致在束与密集的相空间和角谱电荷密度超出初始驱动光束参数。这些结果清楚地表明，分级LWFA-PWFA可以帮助定制电子束质量的某些应用，并减少波动的激光驱动器对电子束稳定性的影响。这鼓励进一步发展这种新型的分级尾场加速，作为一种可行的方案，走向紧凑，高质量的电子束源。
2022-06-01 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Convergence in nonlinear laser wakefield accelerators modeling in a Lorentz-boosted frame
激光尾流场加速建模使用洛伦兹提升框架技术的粒子在细胞的代码已经证明了数量级的加速。收敛性研究以前进行的情况下，外部注入的线性政权和非线性政权没有注入，所获得的结果表明收敛的百分比水平。本文对2-1/2维组态中的电子自注入模型进行了收敛性研究。据观察，洛伦兹提升框架技术是能够建模复杂的粒子动力学与显着的加速。这一结果对于缩短未来高精度$10\,\mathrm{GeV}$激光尾场加速器级链建模的计算时间是至关重要的。
2018-03-05 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Effects of the transversely nonuniform plasma density in a blowout regime of a plasma wakefield accelerator
本文基于等离子体电子弹道模型解析研究PWA吹离区横向密度梯度的影响，推导赝势与尾场解，发现其改变气泡形状、产生偶极尾场并使电磁中心偏移，但不会导致不稳定性。
2023-06-16 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Radiation Reaction in the Plasma-Based High-Energy Accelerators
在过去的几十年里，由于高功率激光器的进步以及高能粒子束和相对论粒子束的可用性，基于等离子体的加速器取得了巨大的进展。然而，在等离子体尾场中加速的电子（或正电子）受到辐射损失，这通常抑制了束的最终能量增益。本文用试验粒子方法研究了高能等离子体加速器中的辐射反应。详细研究了基于多级激光驱动等离子体尾场加速器和单级质子驱动等离子体尾场加速器的TeV对撞机。结果表明，离轴注入的见证光具有较高的轴向和横向场梯度，对加速粒子的阻尼力较大。质子驱动的等离子体尾场加速电子相比，在多级激光驱动的等离子体尾场加速器中加速的电子损失更少的能量。
2017-12-22 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Self-Adaptive Stabilization and Quality Boost for Electron Beams from All-Optical Plasma Wakefield Accelerators
University of Strathclyde（思克莱德大学）；Ludwig-Maximilians-Universität München（慕尼黑大学）；Heinrich Heine University Düsseldorf（杜塞尔多夫大学）；Cockcroft Institute（科克克罗夫特研究所）；Forschungszentrum Jülich（于利希研究中心）；École Polytechnique（巴黎综合理工学院）；Helmholtz-Zentrum Dresden–Rossendorf（德累斯顿罗森多夫亥姆霍兹中心）；Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY（德国电子同步加速器）
本文提出利用等离子体光阴极技术提升激光等离子体谐振加速器电子束质量，通过补偿波动实现更稳定的输出。
2025-07-09 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Radiative depolarization of high-energy electron beams in wakefield accelerators
Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf（杜塞尔多夫大学）；Forschungszentrum Jülich（于利希研究中心）；Chinese Academy of Sciences（中国科学院）
研究高能电子束在wakefield加速器中的辐射去偏极化效应，分析辐射效应如何影响束流偏极化，并探讨高能条件下束流与wakefield的对齐关系。
2026-05-19 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Wakefield regeneration in a resonantly driven plasma accelerator
针对等离子体加速器亮度受重复率和单次电荷量限制的问题，提出利用驱动束团列周期性加载尾场消除能量转移限制，通过AWAKE方案模拟验证，仅用部分驱动列实现加速电荷量翻倍以提升亮度。
2025-02-12 physics.acc-ph physics.plasm-ph
The self-injection threshold in self-guided laser wakefield accelerators
激光脉冲通过等离子体可以激发大振幅的等离子体波，可以用来在很短的距离内加速相对论电子束-一种称为激光尾波场加速的技术。许多尾流场加速实验依赖于破波或自注入的过程，将电子注入到波中，而其他注入技术则依赖于没有自注入的操作。我们提出了一个实验研究的参数，包括脉冲能量，焦斑质量和脉冲功率，决定是否尾场加速器将自注入。通过考虑自聚焦和脉冲压缩的过程，我们能够扩展先前描述的理论模型，其中捕获所需的最小气泡尺寸不是恒定的，而是随密度缓慢变化，并且与该模型非常一致。
2012-01-05 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Scissor-cross ionization injection in laser wakefield accelerators
本文提出在激光尾场加速器中，利用倍频脉冲与驱动脉冲成锐角碰撞来触发电离注入。该方案有效地缩短了喷油持续时间，从而获得了较高的喷油质量。三维粒子模拟结果表明，用~100 TW激光脉冲可以产生能量为~500 MeV、电荷为~40 pC、能散为~1%、归一化发射度为几毫米毫弧度的电子束。通过调节两个脉冲之间的角度、触发脉冲的强度和气体掺杂比，可以控制电子束的电荷和能量扩展。
2021-09-26 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Phase velocity and particle injection in a self-modulated proton-driven plasma wakefield accelerator
结果表明，等离子体波的相速度降低对自调制质子驱动等离子体尾场加速器（SM-PDPWA）的性能有很大影响。使用分析理论和粒子在细胞模拟，我们表明，减少是最大的自调制的线性阶段。当不稳定性非线性饱和时，相速度接近驱动器的相速度。尾流动力学对加速电子的最大能量增益的有害影响可以使用电子的侧注入或通过平滑等离子体密度梯度控制尾流的相速度来避免。
2011-07-30 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Quasi-stable injection channels in a wakefield accelerator
研究了初始位置对等离子体尾场中外部注入电子加速的影响。测试粒子模拟显示以前未观察到的复杂结构的参数空间中，与准稳定的注入通道形成的粒子注入在狭窄的区域远离尾流中心。注入这些通道的粒子在失相后在尾流中保持相当长的时间，因此获得比它们的邻居高得多的能量。该结果与利用外部注射的实验的规划和优化有关。
2016-05-16 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Compton recoil effects in staging of laser wakefield accelerators
能够产生>10 GeV电子束的激光等离子体加速器可能需要等离子体镜在每个加速器阶段结束时去除未耗尽的激光能量。在等离子体镜表面附近，电子聚束可以与反射光相互作用，导致逆康普顿散射。对于现实的条件下，我们表明，一个显着的一部分电子发射一个或多个光子，增加了电子束的能量扩散。我们提供了一个分析表达式计算这种效果，并使用它来估计等离子体镜前所需的最小漂移空间，以满足给定的能量扩散规格。缓解策略，必要的实现分百分比的能量扩散在多GeV激光尾场电子源，提出和探索。
2020-07-22 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Effect of beam emittance on self-modulation of long beams in plasma wakefield accelerators
初始束流发射度决定了由于等离子体中的束流自调制而可以达到的最大尾场幅度。完全自调制束流激发的尾场随束流发射度的增大而线性减小。存在初始发射度的值，超过该值，即使由强种子扰动引发不稳定性，自调制也不会发展。的发射度尺度，其中尾流场是两次抑制相对于零发射度的情况下（所谓的临界发射度）是由无法约束束粒子径向的激发波，并通过一个简单的公式与束和等离子体参数。束流发射度的影响可以在几个讨论的自调制实验中观察到。
2015-10-09 physics.acc-ph physics.plasm-ph
High-throughput injection-acceleration of electron bunches from a linear accelerator to a laser wakefield accelerator
由强激光（激光尾场加速器，LWFAs）或粒子束（等离子体尾场加速器，PWFAs）驱动的基于等离子体的加速器（PBA）与传统的射频（RF）加速器相比，可以以极高的梯度加速带电粒子。在过去的二十年里，在这一领域取得了长足的进步，使PBA成为下一代光源和对撞机的候选者。然而，这些具有挑战性的应用必然要求光束具有良好的稳定性、高质量、可控的偏振和优异的再现性。迄今为止，此类光束仅由传统的RF加速器产生。因此，重要的是要证明注入和加速的光束首先使用传统的RF加速器，由PBA。在最近的一些关于PWFA中LWFA分级和外部注入加速的研究中，只有很小一部分（从低于0.1%到几个百分比）的注入电荷（耦合效率）被加速。对于未来的对撞机，其中束能量将需要使用多个阶段来提升，每个阶段的耦合效率必须接近100%。在这里，我们报告的第一个演示外部注入从一个基于光电阴极RF枪的传统直线加速器（LINAC）到LWFA和随后的加速没有任何重大损失的电荷或质量下降，这是通过适当的成形和匹配的束到等离子体结构。这是实现高通量、多级、高能量、混合型常规等离子体加速器的重要一步。
2020-05-01 physics.acc-ph physics.plasm-ph
High-charge 10 GeV electron acceleration in a 10 cm nanoparticle-assisted hybrid wakefield accelerator
该研究通过纳米颗粒辅助的激光与粒子驱动混合尾场机制，在10厘米装置中实现340 pC、约10.4 GeV电子加速，为紧凑型高电荷量高能加速器提供新路径。
2023-08-18 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Two-Dimensional Nonlinear Regime in the Plasma Wakefield Accelerator
研究了非线性效应对相对论圆柱形带电聚束团激发等离子体尾波的影响。结果表明，由于非线性，尾波的振幅在纵向上得到调制。激发光场的非线性波长在横向上发生变化，导致相位波前畸变，产生湍流。非线性相位波前畸变可以通过未扰动等离子体密度的径向变化来补偿。
1999-04-08 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Wakefield-Dressed Relativistic Vortex Electrons in Plasma Accelerators
Chinese Academy of Sciences（中国科学院）
该研究发现等离子体尾场可作为移动量子结构支持相对论涡旋电子态，推导了相关电子旋量本征态，分析了波包与扰动，为高能涡旋电子制备及相对论粒子量子态控制提供了新途径。
2026-08-31 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
Energy Depletion and Re-Acceleration of Driver Electrons in a Plasma-Wakefield Accelerator
本文首次明确观测到等离子体尾场加速器中驱动电子的再加速现象，并测得驱动器将57%能量沉积于195毫米等离子体，结合其他效率表明其总能量转移效率可达到或超越传统加速器。
2024-07-25 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Phase-dependent bubble hosing and resonant amplification of betatron oscillation in few-cycle laser wakefield accelerator
本研究通过PIC模拟与理论分析，揭示了少周期激光尾场加速器中气泡呼吸效应引发电子束感应加速振荡参数放大、导致束质量下降的机制，为长尺度激光尾场加速研究提供了关键参考。
2024-08-16 physics.acc-ph physics.plasm-ph
The ion motion in self-modulated plasma wakefield accelerators
研究了自调制等离子体加速器中等离子体离子运动的影响。一个分析模型描述离子运动在窄束限制的发展，并通过多维粒子模拟确认。结果表明，离子运动可以导致自调制不稳定性的早期饱和，并抑制加速梯度。这可以减少可以转化为加速粒子的动能的总能量。对于未来质子驱动等离子体加速器实验的参数，离子动力学会产生很大的影响。可能的方法，以减轻在未来的实验中的离子运动的影响进行了论证。
2012-08-15 physics.acc-ph physics.plasm-ph
