Homogeneous Focusing Field for Short Relativistic Electron Bunches in Plasma
对相对论短电子束团在等离子体尾流透镜中的聚焦进行了解析和数值模拟研究。对于两种透镜，导出了相对论电子束团聚焦序列的必要参数。这些参数的验证进行了数值模拟。
2020-07-25 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Adiabatic Focusing of a Long Proton Bunch in Plasma
我们在实验中表明，一个长的，相对论质子束集中的等离子体绝热响应。自由等离子体电子迁移以中和聚束的空间电荷场，并且聚束因此被由其自身电流产生的方位角磁场聚焦，该方位角磁场不被径向电场平衡。由于束团的长度远大于等离子体电子的波长，束团也经历自调制不稳定性。因此，尾波场的振幅沿束团和沿等离子体增长，并且自调制的散焦效应可以变得比绝热聚焦效应占主导地位。我们发现，当播种的自调制与前一个电子束，绝热响应的效果和自调制的效果之间的过渡依赖于种子尾场的振幅。
2022-08-25 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Focusing of Drive and Test Bunches in a Dielectric Waveguide Filled with Inhomogeneous Plasma
本文给出了径向不均匀等离子体填充介质波导中加速和驱动聚束动力学的数值PIC模拟结果。尾流场由石英（介电常数3.75）介质管中的电子聚束激发，该介质管的外径和内径分别为1.2 mm和1.0 mm，其嵌套到圆柱形金属波导中。驱动聚束特性被选择为：电子能量为5GeV，电荷为3 nC，聚束长度为0.2mm，聚束直径为0.9mm。加速的束团具有相同的参数，除了电荷，其等于0.3 nC。波导的内部填充有具有不同横向密度分布的等离子体，即，在毛细管放电中形成的密度分布，以及真空通道沿波导轴的径向不均匀密度分布。对于所研究的所有情况下的等离子体密度低，使得等离子体频率低于基本介电模式频率。PIC模拟结果表明，非均匀等离子体柱中的真空通道改善了加速聚束聚焦。存在最佳真空通道尺寸值，在该值处聚焦最强。与漂移通道的完全等离子体填充相比，加速聚束聚焦的改善伴随着加速梯度的降低。最好的加速发生在没有等离子体的情况下;然而，在这种情况下，测试聚束聚焦不会发生。
2019-12-16 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Tunable Electron Multibunch Production in Plasma Wakefield Accelerators
同步的、独立可调谐的和聚焦的$μ$ J类激光脉冲被用于通过电子束驱动的等离子体波内的光电离来释放多个电子布居。通过改变实验室框架中的激光焦点和同向移动框架中欠密光电阴极的位置，调整所产生的聚束与其能量之间的延迟。由此产生的多聚束具有超高的质量和亮度，允许迄今为止不可能的聚束配置，例如具有严格分离的能量的空间重叠的聚束群，这为诸如自由电子激光器的光源开辟了新的机制。
2014-03-05 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Self-Channeling of Relativistic Laser Pulses in Large-Scale Underdense Plasmas
采用二维粒子模拟方法研究了强激光脉冲在欠密等离子体中的相对论自聚焦和沟道效应。在PIC模拟中恢复了稳态真空通道的解析解。结果表明，否则稳定的通道可以加速电子由于表面波的通道的墙壁上。有限电子密度的相对论细丝对横向调制是不稳定的，横向调制导致激光脉冲在非线性阶段分裂成独立的细丝。不同制度的相对论性自聚焦和沟道，包括电子加热，横向不稳定性和分裂的细丝进行了讨论，其特征在于使用等离子体密度和激光功率。
2010-05-13 physics.plasm-ph
Particle-in-cell simulations of high energy electron production by intense laser pulses in underdense plasmas
采用二维粒子模拟方法研究了强激光脉冲在欠密等离子体中的传输和高能电子的产生。当激光功率与相对论自聚焦的临界功率之比为最佳值时，电子在激光器中稳定传输，能量最大。
2004-10-23 physics.plasm-ph
Waveform control of relativistic electron dynamics in an underdense plasma
超强激光脉冲与欠密等离子体的相互作用用于激光等离子体加速，以产生相对论电子和X射线的超短脉冲的紧凑源。加速结构是等离子体波或尾场，它由激光有质动力激发，这种力通常被认为只取决于激光包络而不是其确切的波形。在这里，我们使用近单周期激光脉冲与受控载波包络相位（CEP），以表明激光场的实际波形对等离子体响应有明显的影响。我们测量的相对论电子束被发现是强烈的CEP依赖，这意味着我们实现了波形控制的电子动力学在欠密激光等离子体相互作用。我们的研究结果铺平了道路，高精度，子周期控制等离子体加速器中的电子注入，使阿秒相对论电子束和X射线的生产。
2021-04-21 physics.optics physics.plasm-ph
Stable bunch trains for plasma wakefield acceleration
只有当所有的带电粒子束都处于尾流场的聚焦和减速阶段时，一串短的带电粒子束训练才能有效地驱动强等离子体尾流场通过长的传播距离。这是可能的等距束列，但需要束电荷增加沿训练和等离子体频率高于束重复频率。
2017-11-21 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Nonlinear Two-dimensional potential plasma wake waves
导出了冷等离子体中驱动电子束团产生尾波的势描述条件。得到了适用于小值势的二维非线性势方程，并用分离变量法求解。得到了在小坐标下运动束团后的椭圆余弦波形式的解，特别是在某些边界条件下，对应于欠密等离子体中的吹出区，该解表现为孤立的非线性波。用多重sacales法也得到了近似解。结果表明，即使在一级近似下，尾波振幅对纵坐标的依赖性也基本上取决于驱动束团电荷的分布，在一定条件下，尾波振幅可沿束团后部纵向距离增大。
1996-11-21 physics.plasm-ph
Proton Acceleration in Underdense Plasma by Ultraintense Laguerre-Gaussian Laser Pulse
采用三维粒子模拟方法研究了短脉冲强拉盖尔-高斯（LG）激光作用下低密度等离子体中见证质子的加速过程。在LG 10激光脉冲的驱动下，形成了一个轴上有电子柱的特殊气泡，在气泡中质子可以被横向聚焦场很好地限制，并被纵向尾流场加速。避免了在低密度等离子体中用高斯激光脉冲加速之前散射的风险，并且质子被稳定地加速到更高的能量。在模拟中，质子束在2.14 × 10 ~（22）W/cm ~ 2的LG ~（10）激光脉冲驱动下，在欠密氚等离子体中从1 GeV加速到7 GeV。
2014-07-24 physics.optics physics.plasm-ph
Force exerted on particle bunch propagating near plasma-vacuum boundary
如果带电粒子束在等离子体-真空边界附近传播，它会激发表面波并受到边界产生的力。对于线性响应的等离子体和超相对论束团，计算了激发场的空间分布，并用初等函数近似了作用在短而窄的束团上的力。如果聚束在真空中，则力将聚束吸引到边界，否则排斥。力还有另外的聚焦和散焦分量。
2020-03-03 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Uniform focusing of sequence of relativistic positron bunches in plasma
基于等离子体的加速器维持比在常规加速器中获得的大几个数量级的加速梯度。在正负电子对撞机中，利用等离子体中激发的尾波场对电子束和正电子束进行聚焦是非常重要的。在等离子体中的聚焦机制，其中一个序列的所有电子聚束被相同地聚焦，已经被作者早先提出。本文用2.5D程序LCODE对等离子体中相对论性正电子束团序列的聚焦机制进行了数值模拟研究，其中序列中的正电子束团被均匀一致地聚焦。数值模拟了均匀等离子体中正电子长束团的自洽径向动力学。在模拟中，我们使用等离子体的流体动力学描述。换句话说，等离子体被认为是冷电子液体，正电子束团是宏观粒子的集合体。正电子束团被认为是纵向均匀的圆柱体。束团中的正电子在径向上按高斯分布。结果表明，在这种情况下，只有第一束团处于不等于零的有限纵向电尾流场中。其他束团在零纵向电尾流场Ez=0。该序列束团之间的纵向尾流场和径向力不为零。聚焦径向力的区域中，所占据的束，是恒定的沿每个束Fr= const。束之间的径向力是不均匀的。序列的所有正电子束团被相同地和均匀地聚焦。
2020-01-05 physics.comp-ph physics.plasm-ph
Self-guiding of 100 TW Femtosecond Laser Pulses in Centimeter-scale Underdense Plasma
利用高功率超短脉冲激光与欠稠密等离子体相互作用，进行了激光自导引的实验研究。当激光脉冲功率远高于相对论自聚焦的临界功率时，观察到极长等离子体通道的形成及其弯曲。长的自导引通道的形成伴随着电子加速，具有低的横向发射度和高的电流。粒子模拟表明，当加速电子超过激光脉冲并改变激光脉冲前面区域的折射率时，激光弯曲发生。
2006-05-29 physics.plasm-ph
High-quality positrons from a multi-proton bunch driven hollow plasma wakefield accelerator
利用空心等离子体，多束团质子可以很好地驱动非线性等离子体尾流场，在保持束流质量的情况下将电子加速到能量前沿。然而，正电子的加速是不同的，因为加速结构强烈依赖于电荷。在保持小的归一化发射度和小的能量扩散之间存在差异。这是由于用于为多个质子束提供聚焦的等离子体电子稀释正电子束的冲突造成的。通过加载一个额外的电子束来排斥等离子体电子，同时稍微降低等离子体密度以使加速相位以有利于正电子束的斜率移动，正电子束可以被加速到400 GeV（驱动器能量的40%），能量扩展低至1%，并且很好地保持了归一化发射度。高质量高能正电子的成功产生为未来的前沿轻子对撞机铺平了道路。
2018-09-13 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
Ultra-Bright Electron Bunch Injection in a Plasma Wakefield Driven by a Superluminal Flying Focus Electron Beam
我们提出了一种新的方法，利用“飞焦”的驱动光束与能量啁啾产生的等离子体尾场结构中的井喷制度的高质量的电子束团的自注入。在飞行聚焦中，利用聚焦光学系统的色相关性，驱动聚束的密度质心的速度可以是超光速或亚光速的。我们首先推导出焦距和能量啁啾的焦斑的焦速度和特征长度。然后，我们使用多维粒子模拟证明，由电子束超光速传播飞行焦点驱动的尾流可以产生具有超低归一化切片发射度的GeV级电子束团（$\sim$ 30 nm rad），高电流（$\sim$ 17 kA），在密度为$\sim10^{19}$ cm $^{-3}$的等离子体中具有低的切片能量扩展（$\sim$ 0.1%）和因此高的归一化亮度（$>10^{19}$ A/rad $^2$ /m $^2$）。注入过程是高度可控和可调的，通过改变焦点速度和成形的驱动光束电流。FACET II的近期实验计划产生数十kA、<10 fs驱动器的能力，可能产生亮度接近$10^{20}$ A/rad $^2$ /m $^2$的光束。
2022-04-24 physics.acc-ph physics.plasm-ph
3-D particle-in-cell simulations for quasi-phase matched direct laser electron acceleration in density-modulated plasma waveguides
利用密度调制等离子体波导中的径向偏振激光脉冲，可以实现准相位匹配的电子直接加速。本文建立了一个三维粒子胞模型来描述DLA过程中激光场、注入电子和背景等离子体之间的相互作用。模拟研究了将中等能量的种子电子束团注入等离子体波导中，用相对低功率（0.5-2 TW）的激光脉冲进行DLA的方案。在等离子体波导中的DLA的一系列模拟中，已经研究了相对于激光脉冲、聚束长度和聚束横向尺寸的所选聚束注入延迟。结果表明，注入延迟对控制短电子束团的最终横向特性很重要，但也影响最终的能量增益。随着长的注入聚束长度，增强的离子聚焦力有助于准直电子，并且可以获得相对小的最终发射度。当注入具有更大横向尺寸的聚束时，DLA效率降低;此外，由于径向定向的洛伦兹力对电子的聚焦和散焦，清楚地观察到微聚束。DLA应在适当的激光功率下进行，以保持良好的聚束横向特性，而波导长度可以延长，以获得更高的最大能量增益，随着激光脉冲宽度和能量的相应增加。
2014-05-11 physics.plasm-ph
On production and asymmetric focusing of flat electron beams using rectangular capillary discharge plasmas
提出了一种基于主动等离子体透镜技术的电子束团非对称聚焦方法。该方法利用毛细管放电等离子体内部产生的强非均匀磁场来聚焦超相对论电子。毛细管放电内的等离子体和磁场参数的理论描述和建模与耗散磁流体动力学的计算机模拟，使分析的毛细管的矩形横截面。大纵横比的矩形毛细管可用于传输具有高发射度不对称性的电子束，以及帮助形成空间平坦的电子聚束以用于在相互作用点之前的最终聚焦。
2017-12-08 physics.plasm-ph
Effect of the laser wavefront in a laser-plasma accelerator
利用kHz、几毫焦耳的激光脉冲在低密度等离子体中聚焦产生高重复频率的电子源。这种高强度的激光等离子体相互作用导致稳定的电子束在几个小时内，但具有惊人的复杂的横向分布，即使是质量好的激光焦斑。实验数据的分析，以及PIC模拟的结果证明了激光波前对电子加速的作用。激光波前的畸变导致散焦激光分布的空间不均匀性，因此，激光脉冲驱动不均匀的横向尾场，其聚焦/散焦特性影响电子分布。这些发现解释了实验结果，并提出了通过剪裁激光波前来控制激光等离子体加速器中电子空间分布的可能性。
2015-01-23 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Amplitude enhancement of the self-modulated plasma wakefields
种子自调制（SSM）已经被证明将长质子束团转换成许多等距的微束团（例如，唤醒情况），然后共振激发强尾流场。然而，均匀等离子体中的尾波场在达到峰值后，振幅迅速下降。这是由自调制期间尾流相速度显着降低引起的。大量的质子从聚焦和减速区域中滑出并丢失，因此不能对尾流场的增长做出贡献。以前建议的解决方案包括一个尖锐的或线性的等离子体纵向密度增加，可以补偿后向相移，从而提高尾场。在本文中，我们提出了一种新的等离子体密度分布，它可以进一步提高尾场幅度的30%。更重要的是，几乎24%的质子最初位于沿一个等离子体周期生存在调制后的微束。讨论了基本的物理学。
2018-05-08 physics.acc-ph physics.plasm-ph
A numerical study of self-focusing and guiding of laser pulse of duration shorter than plasma wavelength
本文数值研究了欠密等离子体中超短强激光脉冲的自聚焦与导引，考虑尾场非线性与相对论效应，发现L/lambda_P~0.42的脉冲在a0~0.9时导引最稳定，且向上密度斜坡能增强自聚焦并降低所需激光强度。
2024-11-18 physics.plasm-ph
Positron Acceleration in an Elongated Bubble Regime
提出了一种在非线性等离子体尾场加速器中加速正电子的新概念。通过加载尾流场（等离子体气泡的背面）与短的电子束，在第一个气泡之后创建了过量等离子体电子积累的扩展区域，从而产生了有利的区域，同时具有正电子的聚焦和加速场。通过广泛的参数扫描，获得了优化加载参数的比例律。由于聚焦场的良好质量，在这种新的制度下，可以实现正电子加速与发射度保存，它已被证明在三维粒子模拟。
2021-10-19 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Laser pulse focusing and energetic electron generation by magnetized plasma lens
本文利用OSIRIS 4.0平台进行2维PIC模拟，证明浸没于非均匀磁场的成形欠密等离子体靶能有效聚焦激光，并在合适位置设置ECR层可产生高能电子束。
2025-06-29 physics.optics physics.plasm-ph
The Effect of Laser Focusing Conditions on Propagation and Monoenergetic Electron Production in Laser Wakefield Accelerators
用实验和粒子模拟方法研究了激光尾场加速器中激光聚焦条件对相对论等离子体波演化的影响。对于短焦距（$w_0 < λ_p$）相互作用，光束分裂阻止脉冲的稳定传播。高场梯度导致电子的非局部相位注入，从而导致宽的能量扩展束。然而，对于长焦距几何形状（$w_0 > λ_p$），单个光学细丝可以捕获大部分激光能量，并且即使对于这些短脉冲（$cτ\approx λ_p$），也可以在与失相长度相当的距离上自引导。这使得尾流场演变成正确的形状，以产生单能电子聚束，正如实验中所测量的那样。
2007-01-16 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Tight focusing proton beam with radius in nanometer scale generation based on channeled solid target
提出了一种产生纳米尺度超紧聚焦质子束团的有效方案。基于多维粒子模拟方法，得到了一种横向尺寸在纳米尺度上的针状质子丝，其密度和电荷量为。该机制是通过激光照射在一个固体靶与预沟道密度分布。理论分析表明，随着初始靶密度分布由均匀分布向预沟道分布的变化，横向电场由散焦偶极子结构向双偶极子结构急剧转变。电场的内部偶极子将质子束紧紧聚焦到纳米量级。三维仿真在实际条件下验证了该方案的有效性。各种预沟道密度分布，包括线性，抛物线和任意陡峭的证明是工作良好的制度，这表明该计划的鲁棒性和可执行的实验。
2022-05-16 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
The Influence of Laser Focusing Conditions on the Direct Laser Acceleration of Electrons
本研究探究激光聚焦条件对电子直接激光加速的影响，通过实验与模拟揭示聚焦条件调控电子加速的机制，建立了普适性最佳焦斑尺寸计算模型并获实验验证。
2024-02-12 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
High-quality proton bunch from laser interaction with a gas-filled cone target
采用二维粒子模拟方法研究了强短脉冲圆偏振激光与充气锥靶相互作用产生高能质子束团的过程。GCT靶由填充有近临界气体等离子体的中空圆锥体和附着在圆锥体尖端的薄箔组成。研究结果表明，激光脉冲在气体-等离子体中传输时，非线性聚焦将导致激光脉冲强度的增强。结果表明，在自聚焦激光脉冲的作用下，气体等离子体中产生了大量的高能电子。然后，高能电子通过箔传输，形成比简单平面靶产生的更强的背侧鞘场。用强度为$2.6\times10^{20}W/cm^2$的CP激光脉冲辐照该GCT靶，产生了最大能量为181 MeV的准单能质子束，其能量是简单平面靶（67 MeV）的近3倍。
2011-06-20 physics.plasm-ph
Witness electron beam injection using an active plasma lens for a proton beam-driven plasma wakefield accelerator
有源等离子体透镜使用由通过等离子体的放电电流产生的磁场同时在水平和垂直平面上聚焦射束。使用100 T/m数量级的聚焦梯度，可以在短距离内获得5- 10 $μ$ m的光束尺寸。因此，有源等离子体透镜是用于等离子体尾场加速的有吸引力的元件，因为需要极小尺寸的见证电子束注入到等离子体尾场中以最小化发射度增长并提高捕获效率。当驱动电子束和见证电子束共同传播通过有源等离子体透镜时，必须考虑驱动电子束和见证电子束与等离子体之间的相互作用。在本文中，通过粒子模拟，我们讨论了使用主动等离子体透镜的电子束的最终聚焦的AWAKE运行2实验的可能性。证实了质子束团激发的等离子体尾波场的振幅即使在通过有源等离子体透镜后也保持不变。在透镜的等离子体密度斜坡区，见证电子束的发射度迅速增加。然而，当见证电子束具有100 pC的电荷、10 mm mrad的发射度和60 $μ$ m的聚束长度时，其发射度沿有源等离子体透镜的增长并不显著。对于小的发射度，如2毫米毫拉德，发射度的增长被发现是强烈依赖于RMS束的大小，等离子体密度，和多重库仑散射。
2021-12-10 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Influence of proton bunch parameters on a proton-driven plasma wakefield acceleration experiment
我们使用粒子在细胞（PIC）模拟研究的影响，传入的400 GeV的质子束团参数的振幅和相位的尾场产生的种子自调制（SSM）过程的变化。我们发现，这些影响是最大的生长过程中的SSM，即在第一个五至六米的等离子体与$7 \times10^{14}$ cm $^{-3}$的电子密度。然而，对于任何单个参数的变化$\pm$ 5%，SSM饱和点之后的影响很小。特别地，相位变化对应于远小于四分之一尾场周期，使得确定性地将电子（或正电子）注入尾场的加速和聚焦相位在原则上是可能的。我们使用模拟中的尾场和简单的测试电子模型来估计对沿等离子体注入的电子的最大最终能量的相同影响，发现这些影响低于$\pm$的初始变化5%。该分析包括相对于尾场的电子的退相，该尾场是在SSM的生长期间预期的。基于PIC模拟，我们还确定了沿束团和沿等离子体的注入位置，导致最大的能量增益。对于这里所取的参数（峰值束密度与等离子体密度之比$n_{b0}/n_0 \approx 0.003$），我们发现沿着质子束的最佳位置是在$ξ\approx -1.5 \; σ_{zb}$，并且沿着等离子体注入的最佳范围（对于10 m后的最高最终能量$\sim$ 1.6 GeV）是5-6 m。
2019-03-13 physics.plasm-ph
All-optical Compton photon source generation via modulating pulse profile by convex focusing plasma mirror
产生高能$γ$射线的一个比较有效的方案是基于尾场加速和等离子体镜的全光康普顿散射，其中通常采用平面或凹面固体靶来反射驱动脉冲。对于平面等离子体镜情况，碰撞脉冲半径远大于加速电子束半径，导致激光利用效率降低。凹面等离子体镜可以有效地聚焦反射激光以匹配电子束半径。但由于碰撞激光的强横向场和较大的横波矢量，产生的光子束准直性较差。在这里，我们提出了一种新的机制，实现康普顿散射通过使用凸等离子体镜。凸形等离子体反射镜除了具有聚焦作用外，还增加了反射激光的纵向长度，从而保证了较长的碰撞时间和较大的激光利用效率。更重要的是，它使碰撞激光的横波矢量更小，从而保证了更好的光子束准直。
2022-04-17 physics.plasm-ph
Unforeseen advantage of looser focusing in vacuum laser acceleration
本文实验研究真空激光加速，发现紧聚焦与松聚焦虽峰值强度差十倍却产生可比拟的电子加速结果，揭示焦点附近注入后加速机制的关键作用，并与三维粒子模拟结果一致。
2023-10-18 physics.plasm-ph
Carrier-envelope phase controlled dynamics of relativistic electron beams in a laser-wakefield accelerator
在激光尾流场加速中，超强激光脉冲被聚焦到低密度等离子体中，以将电子加速到相对论速度。在大多数情况下，脉冲由多个光学周期组成，并且在有质动力的框架中很好地描述了相互作用，其中仅需要考虑激光的包络。但是当使用单周期脉冲时，有质动力近似就失效了，必须考虑激光的实际波形。本文利用近单周期激光脉冲驱动激光尾场加速器。在氮和氦等离子体中，我们观察到指向极化方向10毫拉德量级的电子束的变化，以及束电荷30%的变化，锁定到受控激光载波包络相位的值。这些发现解释通过粒子在细胞模拟表明，低发射度，超短电子束定期注入离轴的横向振荡气泡与滑动载波包络相关联。
2022-10-07 physics.optics physics.plasm-ph
Enhanced TNSA Ion Acceleration via Optical Confinement and Geometric Plasma Focusing in Annular Sector Targets
Iran University of Science and Technology（伊朗科技大学）
本研究通过光学约束和几何等离子体聚焦优化环形扇形目标，显著提升离子加速性能，将质子截止能量提高至22 MeV，碳离子能量超60 MeV。
2026-02-05 physics.plasm-ph
Compact Petawatt-Class Laser Wakefield Acceleration with Plasma Telescope
针对高功率激光尾场加速焦距过长的问题，提出用OAP等离子体镜构成望远镜结构，将焦距缩至米级，模拟显示1米光程下可产生9 GeV电子束，为百拍瓦级紧凑加速器提供方案。
2023-09-19 physics.acc-ph physics.optics physics.plasm-ph
