Anticorrelated emission of high-harmonics and fast electron beams from plasma mirrors
本文首次报道了强超短激光脉冲驱动下，固体密度等离子体与尖真空界面$-$等离子体反射镜$-$的高次谐波和高能电子束的相干发射。我们强调了在相互作用过程中等离子体表面的纳米级结构所发挥的关键作用，通过测量谐波和等离子体反射镜发射的电子束的空间和光谱特性。我们表明，等离子体镜的纳米级行为可以通过调整电子密度梯度的尺度长度来控制，该尺度长度是使用空间域干涉法原位测量的。
2018-02-01 physics.plasm-ph
Capturing the three dimensional, nano-scale, pico-second dynamics of plasma mirrors with intense ultrashort laser wavefront measurement
本文提出利用波前测量与泵浦-探测技术直接测量等离子体镜纳米动力学，实现纳米轴向、微米横向和飞秒时间分辨率的三维表面重建。
2025-05-05 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
Intense high harmonic vector beams from relativistic plasma mirrors
空间非均匀极化矢量光束由于其独特的场特性和与物质相互作用的新颖效应而在许多应用中具有重要意义。在这里，通过三维粒子模拟，我们表明，在极紫外线到X射线光谱区域的强烈的矢量光束可以通过高次谐波产生（HHG）在相对论制度。在相对论等离子体镜的极端非线性高次谐波动力学过程中，基波激光束的矢量特征可以相干地转移到高频辐射上。矢量谐波光束可以合成为阿秒矢量光束。还可以产生携带轨道角动量的矢量谐波光束。这种明亮的涡旋和矢量光源在各种应用中提供了新的机会，例如具有高空间和时间分辨率的成像，超快磁光谱学和粒子操纵。
2021-03-19 physics.optics physics.plasm-ph
Superluminal spacetime boundary, time reflection and quantum light generation from relativistic plasma mirrors
本研究提出超高强激光诱导的时空变化等离子体振荡可作为时空镜，发现其具有超光速时空边界、时间反射折射及带粒子对产生的量子光源等特性，理论与模拟吻合，为极端强场量子光学研究提供理想平台。
2024-10-09 physics.optics physics.plasm-ph quant-ph
Compact tunable Compton x-ray source from laser-plasma accelerator and plasma mirror
我们提出了一个深入的实验计算研究所需的参数，以优化可调，准单能，高效，低背景康普顿背散射（CBS）的X射线源，是基于激光等离子体加速器（LPA）和等离子体镜（PM）的自对准组合。主要调查结果如下：（1）用30 TW、30 fs激光脉冲驱动的LPA在爆轰区不仅产生高质量、可调谐的准单能电子束，而且产生高质量、相对论强度（a0~1）的驱动脉冲，其波形和强度在LPA调谐范围内保持稳定。(2)气体射流出口附近的一层薄塑料膜将耗尽的驱动脉冲有效地逆反射到迎面而来的电子中，以产生CBS X射线，而没有可检测到的韧致辐射背景。同时，逆反射光的异常远场发散表明PM的相对论“凹陷”。利用这些优化的LPA和PM条件，我们证明了准单能（50%FWHM能量扩展），可调谐（75至200千电子伏）CBS X射线，以前只在更强大的激光系统上实现的特性CBS的分裂，反向传播脉冲。此外，激光到X射线光子的转换效率~ 6 e12超过了任何以前的基于LPA的准单能康普顿源。粒子模拟与测量结果吻合得很好。
2015-01-14 physics.optics physics.plasm-ph
Controlling the generation of high frequency electromagnetic pulses with relativistic flying mirrors using an inhomogeneous plasma
本文提出了一种在逐渐不均匀等离子体中利用朗缪尔波（相对论飞镜）受控产生强高频电磁场的方法。波的破碎阈值取决于局部等离子体密度梯度。利用Particle-In-Cell模拟方法研究了电磁波经相对论反射镜反射后的压缩、啁啾和倍频过程。调整密度分布的形状使得能够控制反射光特性。
2012-09-18 physics.plasm-ph
Collimated QED Cascades with Curved Plasma Mirror
Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics (SIOM), Chinese Academy of Sciences (CAS)（中国科学院上海光学精密机械研究所）；Institute for Applied Physics of Russian Academy of Sciences（俄罗斯科学院应用物理研究所）
利用曲率等离子体镜反射单个超高强度激光脉冲，实现高效率、高聚焦的QED级联，生成可控的物质-反物质等离子体。
2025-08-01 physics.optics physics.plasm-ph
Confinement of relativistic electrons in a magnetic mirror en route to a magnetized relativistic pair plasma
在实验室中制造磁化的相对论对等离子体将使探索与宇宙中一些最具能量的事件相关的独特等离子体物理成为可能。作为迈向实验室对等离子体的一步，我们已经证明了有效的约束多$\mathrm{MeV}$电子内的脉冲功率驱动的$13$ $\mathrm{T}$磁镜场与$2.6$的镜像比。利用磁谱仪测量轴向和径向损耗来诊断约束。损失谱与$\leq 2.5$ $\mathrm{MeV}$电子限制在$\sim 1$ $\mathrm{ns}$的反射镜中一致。在能量相当的$10^{12}$电子-正电子对源的情况下，该磁镜将限制具有洛伦兹因子$γ\sim 6$和磁化强度$σ\sim 40$的相对论性对等离子体。
2022-01-21 physics.plasm-ph
Coherent keV backscattering from plasma-wave boosted relativistic electron mirrors
本文提出了一种新的亚拍瓦飞秒激光尾流场加速参数方案，使等离子体波进一步加速相对论电子镜成为可能。集成的粒子在细胞模拟，包括镜形成和汤姆逊散射表明，有效的相干后向散射高达keV的光子能量，可以得到与中等驱动器的激光强度和高密度气体目标。
2014-08-21 physics.plasm-ph
Generation of XUV spectral continua from relativistic plasma mirrors driven in the near-single-cycle limit
CEP的函数，我们观察到从调制到连续SHHG光谱的过渡，表明从双到高对比度孤立阿秒脉冲发射的过渡。单次拍摄采集的XUV光谱连续支持隔离阿秒脉冲的隔离度在10和50之间的大多数驱动脉冲CEP，这代表了一个显着的改善，隔离度以及重复率比以前的结果与2周期驱动器在10赫兹。二维粒子模拟证实了这一解释，并预测即使没有任何光谱滤波，孤立的阿秒脉冲的产生也能达到极高的效率。
2020-03-10 physics.optics physics.plasm-ph
How to generate intense isolated attosecond pulses from relativistic plasma mirrors?
高功率激光在相对论等离子体镜上产生多普勒谐波是产生明亮阿秒光爆的一条有希望的途径。然而，一个主要的挑战是找到一种方法来产生孤立的阿秒脉冲，更适合于时间分辨实验，而不是脉冲串。阿秒灯塔效应是一种很有前途的技术，它将不同的传播方向印刻到训练的连续阿秒脉冲上，然后在远场中对一个脉冲进行空间滤波。然而，在相对论范围内，等离子体镜会因入射激光的辐射压力而弯曲，从而聚焦产生的谐波光束。这增加了谐波光束的发散度，并且使得难以在角度上分离阿秒脉冲。在这篇文章中，我们提出了两种新的技术，易于在实验中，显着减少多普勒谐波的发散，并实现了孤立的阿秒脉冲的灯塔效应的产生，而不需要几个周期的激光脉冲。它们的有效性证明了使用国家的最先进的模拟，这表明，隔离的阿秒脉冲与$10$ TW峰值功率在X-UV范围内可以产生与PW类激光器。这些技术同样可以应用于其他生成机制，以减轻对生成隔离阿秒脉冲所需的激光脉冲的持续时间的约束。
2020-03-30 physics.optics physics.plasm-ph
Mirror instability in a plasma with cold gyrating dust particles
在这项工作中，线性稳定性分析的磁化尘埃等离子体与各向异性的灰尘组件具有横向运动比平行于外部磁场的运动强得多，和各向同性轻等离子体组件。这样的情况大概建立在激波压缩空间中激波前缘下游的尘埃等离子体中。倾斜的低频磁流体动力学波（$ω\ll ω_{cd}$，$ω_{cd}$是尘埃回旋频率）被证明是经历镜不稳定性。本文讨论了星际介质中激波阵面后面的非热尘埃破坏的后果。
2010-03-05 physics.plasm-ph
Sub-laser-cycle control of relativistic plasma mirrors
我们提出的测量高次谐波和相对论电子发射到真空中的等离子体镜驱动的时间形状的超强激光波形，共线相结合的主要激光场与其二次谐波产生。我们通过实验展示了这些观测量是如何在阿秒时间尺度上受到这两个频率之间的相位延迟的影响，并通过对1D/2D Particle-In-Cell模拟的高级分析将这些观测与底层物理联系起来。这些结果表明，驱动激光场的子周期成形提供了精细控制的相对论电子束团的属性负责谐波和粒子发射从等离子体镜。
2021-07-29 physics.plasm-ph
Observation of quasi-periodic frequency sweeping in electron cyclotron emission of nonequilibrium mirror-confined plasma
在桌面镜磁阱中强非平衡等离子体的电子回旋辐射中，观测到了啁啾频率模式。这种模式是典型的非线性相空间结构的形成在附近的波粒子共振的动力学不稳定的等离子体，也被称为“孔和块”的机制。我们的数据提供了第一个实验证据，在电子回旋频率域的这种机制的作用。
2017-02-05 physics.plasm-ph
Optical Properties of Relativistic Plasma Mirrors
超高功率飞秒激光器的出现产生了对适合处理飞秒光强度的光学元件的需求。由于不可避免的激光诱导物质电离，这些组件将不得不基于等离子体介质。这种光学元件的原型是等离子体镜，当强烈的飞秒激光脉冲撞击固体靶时产生。它由一个稠密的等离子体组成，由激光场本身形成，它镜面反射脉冲的主要部分。等离子体镜作为主动光学元件具有重要的潜在应用，以操纵强激光束的时间和空间特性，特别是用于产生强阿秒光脉冲。我们调查的基本物理参与变形的等离子体镜所产生的超强激光在反射过程中施加的光压力，通过推导出一个简单的模型，我们验证了这一基本过程的数值和实验。这种变形的理解是必不可少的所有未来的应用等离子体镜，特别是产生准直阿秒光束。我们展示了如何通过使用激光相位来减轻它对阿秒光束发散的影响，从而为阿秒科学中未来的应用提供关键的控制。
2013-12-06 physics.plasm-ph
Recoil Effects on Reflection from Relativistic Mirrors in Laser Plasmas
利用强激光脉冲在低密度等离子体中激发的强非线性朗缪尔波可以实现相对论反射镜。在从相对论镜反射时，入射光影响镜的运动。相应的反冲效应进行了研究分析和粒子在细胞模拟。研究发现，当入射电磁波的能量密度超过一定阈值时，相对论镜发生明显的反反应，分裂成多层电子层。得到了相对论反射镜的反射系数以及电场放大和电磁波频移的因子。
2019-12-25 physics.plasm-ph
Achieving extreme light intensities using relativistic plasma mirrors
在这封信中，尖端的3D粒子在细胞模拟被用来证明，所谓的相对论等离子体镜PetaWatt（PW）激光器照射和自然弯曲的激光辐射压力可以用来紧紧聚焦多普勒产生的谐波之间的极端强度$10^{25}-10^{26}W.cm^{-2}$。这些模拟，然后开发和验证一个通用的3D模型的谐波聚焦弯曲相对论等离子体镜。最后，从这个模型中获得的洞察力被用来提出新的全光学技术，将进一步增加等离子体镜曲率接近Schwinger极限的最终目标。
2018-12-13 physics.comp-ph physics.plasm-ph
Relativistic-flying laser focus by a laser-produced parabolic plasma mirror
电磁场增强到强场量子电动力学的典型值的问题具有根本的重要性。最有希望的增强方案之一是基于相对论性飞镜概念，该概念表明，被飞镜反射的电磁辐射的频率将被上移4倍γ ^[2]（γ：飞镜的洛伦兹因子）。在激光-等离子体相互作用中，这种反射镜以相对论速度行进，并且通常具有抛物线形式，这有利于光增强。因此，相对论飞行抛物柱面镜以聚焦和飞行的高频电磁波的形式反射反向传播的辐射。激光焦点的相对论飞行运动使焦点的电场和磁场分布变得复杂，而描述焦点场分布的数学表达式是非常重要的。我们提出了一个理想的飞行反射镜，在整个表面和波长范围内具有完美的反射率所形成的场分布的解析表达式描述。在相对论极限下，中心波长为λ_0、有效光束半径为w_e的入射激光脉冲的峰值场强会增加一个正比于γ ^3（w_e/λ_0）的因子。在增强电磁场的基础上，研究了不变场条件下正负电子对的产生。在相对论飞行激光聚焦下的对产生率由洛伦兹γ因子和光束半径波长比（w_e/λ_0）修正。我们发现，电子-正电子对可以通过两个反向传播的相对论飞行的激光焦点在真空中碰撞产生，每个焦点是当180 TW的激光脉冲被γ = 12.2的相对论飞行的抛物柱面镜反射时形成的。
2021-11-08 physics.optics physics.plasm-ph
Subcritical mirror structures in an anisotropic plasma
基于Grad-Shafranov方程组，证明了在静态区域中压力仅为局部磁场振幅的函数的回旋等离子体服从变分原理，自由能量密度由平行张力给出.用这种方法证明了在镜不稳定性阈值以下构造的小振幅静态空穴与KPII方程的块孤子相一致，并且是不稳定的。它还表明，正则化的影响，如有限的拉莫尔半径修正不能忽略在大振幅镜结构的描述。
2013-12-02 physics.plasm-ph
The environment effect on operation of in-vessel mirrors for plasma diagnostics in fusion devices
第一个反射镜将是ITER光学诊断系统中面向等离子体的组件。镜面将经历由侵蚀和再沉积过程引起的改性[1，2]。因此，镜子的性能可能会改变，并可能恶化[3，4]。在偏滤器区域，它也可能被沉积物所掩盖[5-7]。由于对热核实验堆容器内组件的接触有限，因此需要对现有设备中的镜面材料进行测试，以收集关于材料损坏和镜面性能（即反射率）退化的信息。一个专门的实验方案，第一镜测试（FMT），已开始在JET托卡马克的框架内氚滞留研究（TRS）。
2004-11-16 physics.plasm-ph
Ion Temperature Effects on Plasma Flow in the Magnetic Mirror Configuration
采用等温电子和热磁化离子的准中性傍轴双流体MHD模型，研究了有限离子温度对会聚-发散磁场、磁镜或等效磁喷嘴结构中等离子体流动的影响.研究了离子加速过程，着重讨论了奇点在音速点跃迁中的作用。结果表明，音速点的规律性定义了描述等离子体从亚音速到超音速加速的全局解。得到了稳态加速解，并与含时动力学解进行了比较，证实了含时方程的解收敛于稳态解，因此是稳定的.利用Chew-Goldberger-Low模型及其推广模型分析了离子压力各向异性的影响。结果表明，镜像力（表现为垂直离子压力）增强等离子体加速。研究了电离和电荷交换对等离子体加速的作用。
2023-03-06 physics.plasm-ph
Interpretation of quasi-periodic frequency sweeping in electron cyclotron emission of nonequilibrium mirror-confined plasma sustained by high-power microwaves
在[Viktorov M. E.例如，EUR.物理快报，V.116，P.55001，2016]我们报告了在桌面镜磁阱中的强非平衡等离子体的电子回旋辐射中观察到的啁啾频率模式。这些图案被定性地解释为所谓的“孔和团块”机制在如此高的频率（1-10 GHz）下起作用的第一个实验证据。在本文中，我们证明了这一说法更严格的基础上，考虑到非线性相空间结构的形成，在附近的波粒共振的Berk-Breizman理论的框架内采用的动力学不稳定的镜像约束等离子体。
2019-06-07 physics.plasm-ph
Plasma cleaning of ITER first mirrors in magnetic field
为了避免ITER光学诊断系统的反射率损失，预计将对金属第一反射镜进行等离子体溅射，以去除来自主壁的沉积物（主要是铍和钨）。因此，等离子体清洁必须在大镜子（高达200*300 mm的尺寸）上并且在强磁场（几特斯拉）的影响下进行。本文介绍了用等离子体清洗沉积在钼反射镜上的铝和氧化铝（用作铍代用品）的结果。使用射频（13.56 MHz）氩等离子体，展示了通过磁控溅射在反射镜（98 mm直径）上沉积的260 nm铝/氧化铝混合膜的去除。在0.35 T的磁场中，对于场线和镜表面之间的各种角度，从测试镜（25 mm直径）上除去50 nm的纯氧化铝。通过进行反射率测量、扫描电子显微镜和X射线光电子能谱学来评估清洁效率。
2014-11-24 physics.ins-det physics.plasm-ph
Room-Temperature Anisotropic Plasma Mirror and Polarization-Controlled Optical Switch Based on Type-II Weyl Semimetal WP2
电子结构中的各向异性可能会引发有趣的各向异性光学响应，这在包括超导体、半导体甚至拓扑Weyl半金属在内的各种系统中得到了很好的证明。同时，在金属光学中，当光子频率高于等离子体频率ω p时，金属反射率从1下降到0，表现为等离子体镜。然而，各向异性等离子体镜的探索和相应的应用仍然难以捉摸，特别是在室温下。在这里，我们发现了一个明显的各向异性等离子体反射边缘的第二类外尔半金属WP 2，与各向异性比ω p高达1.5。这种各向异性等离子体镜行为及其对温度的鲁棒性保证了在宽温度范围内的光学器件应用。例如，偏振分辨等离子体反射边缘的高灵敏度使得WP 2成为固有的偏振检测器。我们进一步实现了室温下基于WP 2的光开关，通过简单地调节光的偏振态来有效地控制。这些发现扩展了金属光学作为一门学科的前沿，并有望设计出结合拓扑和光学特征的多功能器件。
2021-08-10 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.optics
Continuous relativistic high-harmonic generation from a kHz liquid-sheet plasma mirror
该研究利用kHz重复频率的液体薄片等离子体镜和近单周期相对论光瞬态，通过精确调控等离子体密度梯度与光波形，实现了稳定的极紫外准连续谱和孤立阿秒脉冲串，为高功率阿秒激光器提供了关键构建模块。
2024-10-22 physics.plasm-ph
Efficient generation of intense spatial and spatiotemporal vortex harmonics using plasma mirrors
针对等离子体镜产生涡旋谐波能量转换效率低的问题，提出添加相对论高斯泵浦光束作为能量源，通过模拟证明可将转换效率提升数个数量级，并能独立控制谐波的频率与轨道角动量。
2023-11-23 physics.optics physics.plasm-ph
Zebra-like patterns in whistler wave emission spectra from nonequilibrium mirror-confined laboratory plasma
在桌面镜磁阱中的强非平衡等离子体的电子回旋辐射谱中观察到了类似斑马的斑图。实验数据的分析表明，斑马状图案的形成最终可能涉及调制的哨声波的离子声波激发的电子突然喷射到一个损失锥的哨声不稳定性的发展所造成的电子回旋共振条件下。
2020-06-15 physics.plasm-ph
Plasma Rotation Induced by Biasing in Axially Symmetric Mirrors
本文分析了轴对称磁镜中偏压诱导等离子体旋转的物理机制，针对两种极限情况（等离子体参数较好的磁阱、参数低或湍流发展的细长磁阱）揭示了角动量驱动与损失的不同通道，指出刮削层条件影响旋转极限。
2024-08-16 physics.plasm-ph
On-Shot Characterization of Single Plasma Mirror Temporal Contrast Improvement
本文报道了在Draco 150 TW激光器上进行激光质子加速实验时，用于增强时间对比度的小型准直单等离子体镜的安装和调试。利用扩展时间漂移自参考光谱干涉法（SRSI-ETE），在前所未有的动态和时间范围内，对有无等离子体镜的时间对比度进行了单次测量。这使得第一单次测量的等离子体反射镜触发点，这是有趣的复杂的预等离子体形成过程的定量研究在用于质子加速的目标的表面。作为高对比度的激光等离子体相互作用的演示，我们提出了质子加速结果与超薄液晶目标的~ 1 $μ$ m下降到10 nm的厚度。不同靶厚度的焦点扫描显示，最薄的靶在最佳焦点处达到最高的质子能量。这表明对比度增强是有效的，使得加速过程不受由主激光脉冲之前的激光引起的靶预膨胀的限制。
2019-03-25 physics.plasm-ph
Possible phase transition in plasma mirror modes
无碰撞高温等离子体中的镜模代表宏观高温准超导体。我们明确地计算了反弹电子的贡献的离子模式的增长率，抗磁表面电流负责的迈斯纳效应，和弱吸引电场。结果表明，平均电场可以忽略不计。配对是次要的二阶效应。物理上重要的效应是弹跳电子和热离子声背景之间的共振相互作用。它是负责的镜像模式演变为一个相变从正常的准超导状态。
2020-12-15 physics.plasm-ph physics.space-ph
Electron heating in 2-D: combining Fermi-Ulam acceleration and magnetic-moment non-adiabaticity in a mirror-configuration plasma
我们分析了一种新的机制，在镜像配置等离子体中的高能电子的创建和约束。由端部局域相干静电振荡驱动的费米-乌拉姆型过程提供轴向加速度，而μ的自然非绝热性提供相位去相关和能量各向同性。这种新颖的二维组合使得用扩散损失模型计算的电子能量分布函数呈现麦克斯韦形状，其中μ非绝热性减少了损失锥逃逸，并取消了低维模型的绝对势垒能量限制Chirikov准则。理论预测与实验数据进行了比较。
2022-04-27 physics.plasm-ph
The mirror mode: A "superconducting'' space plasma analogue
我们研究的磁镜模式在其最终的饱和状态，热力学平衡的物理，证明镜像模式是一个超导效应在一个经典的各向异性压力空间等离子体的模拟。确定了两个不同的空间尺度，控制其演变的行为。这些是基于在镜模式中产生的过量密度$N_m(τ)$的离子惯性标度$λ_{im}(τ)$和相关长度。这可以是德拜长度、离子回旋半径或湍流相关长度。饱和状态下的镜模平衡结构由这两个尺度的朗道-金兹伯格比决定。镜像模式则表现得像II型超导体，自然会产生镜像模式中观察到的那种磁场的局部耗尽链，为等离子体提供短尺度磁泡纹理。这对等离子体中磁湍流的研究可能是重要的。
2018-07-18 cond-mat.supr-con physics.plasm-ph physics.space-ph
Relativistic Mirrors in Laser Plasmas (Analytical Methods)
等离子体中的相对论性飞镜被实现为薄而致密的电子（或电子-离子）层，该层被高强度电磁波加速到接近真空中的光速。电磁波经相对论镜反射后，其能量和频率发生变化。在反向传播配置中，反射波的频率乘以与洛伦兹因子的平方成比例的因子。这一科学领域有望发展阿秒范围内的超短X射线脉冲源。预期的强度将达到非线性量子电动力学预测的效应开始发挥关键作用的水平。
2016-03-24 physics.plasm-ph
Fundamental limit of intensity scaling for harmonic generation on plasma mirrors
Laboratoire d’Optique Appliquée (LOA), CNRS, École polytechnique, ENSTA, Institut Polytechnique de Paris（应用光学实验室（LOA），法国国家科学研究中心，巴黎综合理工学院，ENSTA，巴黎理工学院）；Université Paris-Saclay, CEA, LIDYL（巴黎萨克雷大学，法国原子能和替代能源委员会，LIDYL）；Lawrence Berkeley National Laboratory（劳伦斯伯克利国家实验室）；University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）；Raja Ramanna Centre for Advanced Technology（拉贾·拉曼纳先进技术中心）
利用皮瓦特级激光器在等离子体镜上实现接近10^22 W/cm²的多普勒谐波生成，强调了亚皮秒时间尺度上激光对比度控制对高阶谐波生成的重要性。
2026-10-20 physics.plasm-ph
The compact mirrors with high pressure plasmas
目前，新西伯利亚Budker研究所的GDT设施正在升级，这是一个气体动力阱型轴对称磁镜装置。升级的第一阶段是合成热离子等离子体（SHIP）实验。实验将在安装在GDT一侧的小反射镜部分中进行。轴上的磁场将在1-7 T的范围内，镜比将达到1.2-1.4。镜子里充满了从中央单元流入的背景等离子体。两个中性束注入器垂直注入总电流高达120 equ。电流的氢原子的能量为25 keV的脉冲，持续时间约为1 ms。离子束的电离产生高密度的高能离子成分，平均能量约为17 keV。血浆贝塔~ 0.8。这一贡献解释了SHIP实验的概念，并提出了SHIP模拟的结果。还介绍了第一个实验活动。
2004-10-19 physics.plasm-ph
Reflectivity and Spectrum of Relativistic Flying Plasma Mirrors
强激光诱导的飞行等离子体反射镜是产生极紫外或X射线激光的一种很有前途的方法。此外，如果这样的相对论等离子体镜可以加速，那么它将作为一个模拟黑洞来研究与黑洞霍金蒸发相关的信息丢失悖论。在这些应用中，反射率，这通常是频率依赖的，会影响出射光子光谱，因此影响正在调查的物理分析。在本文中，这两个问题进行了研究分析和数值模拟与一维粒子在细胞（PIC）模拟。基于我们的模拟结果，我们提出了一个新的模型，提供了一个更好的估计比以前研究的反射率。此外，我们发现，高斯入射波的反射光谱的峰值频率偏离预期值，$4γ^2ω$，由于反射率的依赖于入射波的频率。
2020-12-23 physics.plasm-ph
Turbulence and transport in mirror geometries in the Large Plasma Device
本文利用LAPD装置研究磁镜位形下的湍流与输运，发现增大磁镜比可降低横越磁场粒子通量和密度涨落功率，且未观察到磁镜驱动不稳定性。
2025-03-13 physics.plasm-ph
Kinetic whistler instability in a mirror-confined plasma of a continuous ECR ion source
本文研究了在GISMO装置上，在镜面磁阱中连续ECR放电的稠密等离子体中的动力学不稳定性。我们实验定义不稳定的制度和相应的等离子体参数，在那里观察到的电磁发射的激发，伴随着从磁阱的高能电子的沉淀。沉淀电子能量分布和等离子体电磁发射光谱的综合实验研究，连同回旋不稳定性增量的理论估计证明，在实验条件下，所观察到的不稳定性与哨声模式波的激发有关，哨声模式波是从磁阱中损失高能电子的驱动器。本研究的结果对于GISMO ECRIS装置的进一步发展和改进其作为离子源的参数具有重要意义。此外，等离子体动力学不稳定性的研究是根本的兴趣，并提供了实验工具，同时研究等离子体的电磁活动和相应的变化，在共振电子能量分布。
2023-01-11 physics.plasm-ph
Relativistic acceleration of electrons injected by a plasma mirror into a radially polarized laser beam
提出了一种利用周期数少的径向偏振激光脉冲产生飞秒、相对论、高电荷电子聚束的方法。在这种方案中，入射激光脉冲反射离开过密等离子体，该过密等离子体将电子注入反射脉冲中。Particle-In-Cell模拟表明，等离子体理想地注入电子，导致与以前的方法相比，加速电子束团的电荷和能量急剧增加。这种方法可以用来产生飞秒pC聚束的能量在1-10 MeV的范围内，使用现实的激光参数对应于当前kHz的激光系统。
2020-04-08 physics.plasm-ph
Drift-kinetic PIC simulations of plasma flow and energy transport in the magnetic mirror configuration
本文利用漂移动力学PIC模型模拟磁镜中等离子体流动与能量输运，验证了高密度区模型与流体模型的一致性，并研究了碰撞对捕获电子及温度、电场分布的影响。
2025-01-26 physics.plasm-ph
Self-aligning concave relativistic plasma mirror with adjustable focus
本文报道了在相对论强度（1 e18 < I_0 <1 e19 W/cm^2）下，用近垂直入射（4 °）、高对比度、30 fs、800 nm激光脉冲直接照射等离子体镜（PMs）时，在入射激光频率下的光学特性的实验-计算研究。我们发现，这种相对论性PM具有高反射率（0.6 ~ 0.8），并且在距离PM 25 μ m的距离f处，只要在主脉冲峰值到达前20 ps前，预脉冲不超过1 e14 W/cm ^2，就可以将反射光的很大一部分聚焦到10I_0的强度。粒子模拟表明，聚焦的结果从凹陷的反射表面的光压力结合相对论透明度，反射率和f可以通过控制预等离子体长度L在0.5 < L < 3微米的范围内进行调整。泵浦-探测反射率测量表明PM的聚焦特性在ps时间尺度上演化。
2016-10-06 physics.comp-ph physics.optics physics.plasm-ph
Bright high-order harmonic generation with controllable polarization from a relativistic plasma mirror
偏振态可控的超快极紫外（XUV）光源是研究材料结构、电学和磁学性质的有力工具。然而，这样的光源仍然仅限于少数自由电子激光设施，并且最近限于从惰性气体产生高次谐波。在这里，我们提出并数值演示了一个激光等离子体方案，以产生明亮的XUV脉冲与完全控制的偏振。在该方案中，椭圆偏振激光脉冲倾斜入射到等离子体表面上，并且反射的辐射包含脉冲串和孤立的圆偏振或高度椭圆偏振的阿秒XUV脉冲。谐波偏振态完全由激光等离子体参数控制。该机制可以在相对论振荡镜模型内解释。该方案开辟了一个实用的和有前途的路线，产生明亮的阿秒XUV脉冲与理想的椭圆率在一个简单而有效的方式为一些应用。
2016-08-17 physics.plasm-ph
Ion kinetic effects and instabilities in the plasma flow in the magnetic mirror
采用准中性混合动力学方法研究了等离子体流中有限离子温度和离子反射对等离子体运动的影响。结果表明，在冷离子极限下，粒子的速度分布与解析理论的预言吻合得很好，该理论预言了由于磁镜的最大磁场而形成的全局加速势，从而导致跨音速离子的速度分布。对于各向同性和各向异性分布的暖离子，也得到了全局跨音速离子速度分布。部分离子反射被观察到由于磁镜的组合效应和随时间变化的波动的电位作为一个结果的波破碎和不稳定性的区域时，流体的解决方案成为多值。尽管有部分反射，通过的离子的流动仍然遵循由磁场轮廓限定的全局加速轮廓。在模拟与反射边界条件模仿等离子体源，并允许捕获和通过离子之间的过渡，跨音速加速解决方案的全球性质被揭示为等离子体排气速度，最终定义在源区等离子体密度的约束。
2022-10-24 physics.plasm-ph
Nonlinear Inverse Compton Scattering from a Laser Wakefield Accelerator and Plasma Mirror
我们用250 MeV激光尾场电子加速器和等离子体反射镜通过逆反射未使用的驱动激光从加速的电子散射来产生线性和非线性机制的逆康普顿散射X射线。我们使用CsI（Tl）体素化闪烁体来表征X射线，该闪烁体测量它们的总能量和发散度作为从加速器出口到等离子体镜距离的函数。在每个等离子体镜位置处，这些X射线性质与驱动加速器之后的激光脉冲的测量的通量和推断的强度相关，以确定激光强度参数$a_0$。结果表明，ICS X射线产生在$a_0$范围从$0.3\pm0.1$到$1.65\pm0.25$，并超过共传播韧致辐射和电子感应加速器X射线的强度至少10倍，在整个$a_0$的范围。
2021-06-30 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Electromagnetic pulse reflection at self-generated plasma mirrors: laser pulse shaping and high order harmonic generation
当电磁脉冲与快速电离的薄箔相互作用时，会产生一层过密的等离子体。这一层将反射入射脉冲，形成所谓的等离子体镜。一个简单的现实模型的基础上配对的动力学和波动方程被用来描述解析的过程中的反射镜的形成和入射脉冲的反射和透射。该模型结合了电离过程中的箔和极化和传导电流，随后的准确描述。反射和透射脉冲的解析描述，以及它们的依赖于箔参数，和初始脉冲的振幅和形式。讨论了这种方法在提高激光脉冲对比度方面的应用和效果。在线性偏振入射脉冲的情况下，发生谐波产生，这在圆偏振的情况下是不存在的。研究了不同初始形状和振幅的反射脉冲的频谱。
2007-08-17 physics.plasm-ph
Laser acceleration of a thin, inflated layer of heavy material by the radiation pressure applied to a self-generated, imperfect plasma mirror
本文研究了通过辐射压力加到自生的、不完美的等离子体镜（光子吸收概率η有限）上来加速超薄箔以产生高能（多GeV）重离子束。为了评估箔动力学，针对现象学参数η的恒定和相对论不变值，开发了相对论模型。作为所涉及的参数（η、以光速β为单位的目标平均翼速度等）的函数，评估了向物质传递动能的可实现效率。对于初始薄材料圆盘，计算了所产生离子束的期望准直度、相关能量范围、模型在η有限值下的自洽性以及对R-T不稳定性的存活率。
2010-05-25 physics.plasm-ph
Ultrahigh Light Intensification by a Counter-Propagating Breaking Plasma Wave - Relativistic Flying Parabolic Mirror
提出了一种利用激光脉冲压缩、载波频移和相对论飞行抛物柱面镜对向传播的破断等离子体波聚焦产生超强电磁场的方法。这种方法使我们能够实现量子电动力学临界场（Schwinger极限）与现代激光系统。
2003-09-13 physics.comp-ph physics.gen-ph physics.plasm-ph
Nonlinear growth of firehose and mirror fluctuations in turbulent galaxy-cluster plasmas
在湍流的高β天体物理等离子体中（以星系团等离子体为例），压力各向异性驱动的水龙带和镜像波动在与湍流运动的周转时间相当的时间尺度上非线性地增长到大幅度dB/B ~ 1。它们的非线性演化的原理是产生长期增长的小尺度磁波动，这些磁波动平均抵消了造成压力各向异性的大尺度磁场的时间变化。小尺度磁涨落的存在可能会极大地影响高β天体物理等离子体的输运性质，从而影响大尺度动力学。
2008-02-29 astro-ph physics.plasm-ph physics.space-ph
Ion-acoustic eigenmodes in a helical magnetic mirror
Budker Institute of Nuclear Physics（布德克核物理研究所）
该研究针对螺旋磁镜，探讨等离子体旋转与磁场波纹耦合产生的离子声学本征模，推导其线性近似方程，指出该模可引发异常离子散射以抑制稀薄等离子体流动。
2026-08-27 physics.plasm-ph
High-Harmonic Generation and Correlated Electron Emission from Relativistic Plasma Mirrors at 1 kHz Repetition Rate
我们报告的证据，第一代的XUV光谱从相对论表面高次谐波产生（SHHG）等离子体反射镜在千赫重复率，同时发射的高能电子。SHHG光谱和电子角分布作为实验控制的等离子体密度梯度标度长度$L_\mathrm{g}$的函数测量，用于三个越来越短和强烈的驱动脉冲：24~fs和$a_0=1.1$，8~fs和$a_0=1.6$，以及最后4~fs和$a_0\approx2.1$，其中$a_0$是由具有基本电荷$e$的$m_\mathrm{e} c/e$归一化的峰值矢量势，电子静止质量$m_\mathrm{e}$，真空光速$c$对于所有的驱动脉冲，我们观察到相关的相对论SHHG和电子发射的范围$L_\mathrm{g}\in[λ/25,λ/5]$，与$L_\mathrm{g}\approxλ/10$的最佳梯度尺度长度。
2022-05-25 physics.plasm-ph
Interaction of ultraintense radially-polarized laser pulses with plasma mirrors
本文介绍了利用径向偏振激光脉冲与等离子体镜相互作用实现真空激光加速电子的实验结果。由于强纵向电场的存在，紧密聚焦的径向偏振激光脉冲已被提出用于电子加速，这使得它们成为VLA的理想选择。然而，到目前为止，实验结果受到限制，因为将电子注入激光场仍然是一个相当大的挑战。在这里，我们通过实验证明，使用等离子体镜作为注入器解决了这个问题，并允许在激光的理想相位注入电子，导致电子沿激光传播方向的加速，同时减少电子束发散相比，线性偏振的情况下。我们得到电子束与几兆电子伏的能量和200 pC的电荷，从而证明了第一次使用径向偏振激光电子加速到相对论能量。从等离子体表面产生的高次谐波也进行了测量，并提供了额外的洞察注入到激光场的电子后，其在等离子体镜上的反射。实验结果和完整的3D模拟之间的详细比较揭示了电子注入和加速在这个新的制度的复杂的物理：我们发现，电子注入到径向极化脉冲的形式，两个空间分离的聚束发射的p-极化区域的焦点。最后，我们利用这项研究所带来的洞察力，提出并验证了一个更优化的实验配置，可以导致极端峰值的电子角分布和更高的能量束。
2020-04-07 physics.plasm-ph
Firehose and Mirror Instabilities in a Collisionless Shearing Plasma
采用混合动力学方法对无碰撞等离子体中的水龙带不稳定性和镜像不稳定性进行了数值模拟，其中压力各向异性是由持续线性剪切$S$改变磁场而驱动的。对于一个减少的字段，它被发现，主要是斜消防水龙带波动增长在离子拉莫尔尺度和饱和的能量$\sim$ $S^{1/2}$，压力各向异性钉扎在稳定性阈值的粒子散射的微尺度波动。相比之下，非线性镜波动较大的离子拉莫尔规模和增长世俗的时间;边际是由越来越多的人口共振粒子被困在磁镜。在一个剪切时间后，形成饱和的有序统一磁镜，并且粒子从它们的尖锐边缘散射。这两种不稳定性驱动亚离子拉莫尔尺度波动，这似乎是动力学阿尔文波湍流。我们的研究结果影响了天体物理和空间等离子体中的动量和热量传输理论，其中磁场的剪切拉伸是一个通用的过程。
2014-05-02 astro-ph.HE physics.plasm-ph physics.space-ph
On the stability of small-scale ballooning modes in mirror traps
结果表明，径向等离子体压力分布的陡峭导致β的临界值的降低，在该值以上的小规模的气球型微扰的镜子陷阱变得不稳定。这意味着小尺度气球不稳定性导致径向等离子体轮廓的平滑。在现有出版物中，这一事实似乎很少受到注意。计算了气体动力学阱的实磁场的临界β值。在最佳配置的临界β 0.72，获得了一个等离子体与抛物线径向压力分布。
2020-11-30 physics.plasm-ph
