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激光脉冲形状对弓形波电子俘获的影响

张国博 邹德滨 马燕云 卓红斌 邵福球 杨晓虎 葛哲屹 银燕 余同普 田成林 甘龙飞 欧阳建明 赵娜

激光脉冲形状对弓形波电子俘获的影响

张国博, 邹德滨, 马燕云, 卓红斌, 邵福球, 杨晓虎, 葛哲屹, 银燕, 余同普, 田成林, 甘龙飞, 欧阳建明, 赵娜
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  • 使用二维粒子模拟程序研究了电子弓形波注入机制中激光脉冲形状对电子俘获效果的影响. 研究结果表明, 激光脉冲时间上升沿陡峭的正扭曲脉冲激发的尾波场强度高, 加速区域分布广, 并且有利于电子获得更高的初速度, 从而推动更多的电子进入尾波场加速相位. 在其他条件相同的情况下, 正扭曲脉冲的电子俘获数目远高于激光脉冲时间分别为高斯形和负扭曲分布的情形, 使得电子束的品质得到改善. 研究结果对于理解尾波场加速中电子注入过程以及获得大电荷量高能电子束具有积极意义.
    • 基金项目: 国家重点基础研究发展计划(批准号: 2013CBA01500)、国防科学与技术大学科研计划重大项目、国家自然科学基金委员会-中国工程物理研究院联合基金(批准号: 10976031)、国家自然科学基金(批准号: 11175253, 10975121, 10935002, 11375265)和国家自然科学基金青年科学基金(批准号: 11205243, 11205242, 11305264)资助的课题.
    [1]

    Bahk S W, Rousseau P, Planchon T A, Chvykov V, Kalintchenko G, Maksimchuk A, Mourou G A, Yanovsky V 2004 Opt. Lett. 29 2837

    [2]

    Yanovsky V, Chvykov V, Kalinchenko G, Rousseau P, Planchon T, Matsuoka T, Maksimchuk A, Nees J, Cheriaux G, Mourou G, Krushelnick K 2008 Opt. Express 16 2109

    [3]

    Tajima T, Dawson J M 1979 Phys. Rev. Lett. 43 267

    [4]

    Malka V 2012 Phys. Plasmas 19 055501

    [5]

    Chen M, Sheng Z M, Zhang J 2006 Chin. Phys. 15 568

    [6]

    Suk H, Barov N, Rosenzweig J B, Esarey E 2001 Phys. Rev. Lett. 86 6

    [7]

    Chen M, Sheng Z M, Ma Y Y, Zhang J 2006 J. Appl. Phys. 99 056109

    [8]

    Wu H C, Xie B S, Yu M Y 2010 Chin. Phys. Lett. 27 105201

    [9]

    Wang G H, Wang X F, Dong K G 2012 Acta Phys. Sin. 61 165201 (in Chinese) [王广辉, 王晓方, 董克攻 2012 物理学报 61 165201]

    [10]

    Chen M, Esarey E, Schroeder C B, Geddes C G R, Leemans W P 2012 Phys. Plasmas 19 033101

    [11]

    Xu H, Chang W W, Yin Y, Zhuo H B 2004 Acta Phys. Sin. 53 818 (in Chinese)[徐涵, 常文蔚, 银燕, 卓红斌 2004 物理学报 53 818]

    [12]

    Xie B S, Aimidula A, Niu J S, Liu J, Yu M Y 2009 Laser Part. Beams 27 27

    [13]

    Zhang X M, Shen B F, Ji L L, Wang W P, Xu J C, Yu Y H, Yi L Q, Wang X F, Hafz N A M, Kulagin V 2012 Phys. Plasmas 19 053103

    [14]

    Upadhyay A K, Samant S A, Krishnagopal S 2013 Phys. Plasmas 20 013106

    [15]

    Fun Y, Zhang Q, Gong H 1994 Laser Induce Demage in Optical Materials 1 2114

    [16]

    Zou D B, Zhuo H B, Yu T P, Yang X H, Shao F Q, Ma Y Y, Ouyang J M, Ge Z Y, Zhang G B, Wang P 2013 Phys. Plasmas 20 073102

    [17]

    Ji L L, Shen B F, Zhang X M, Wang F C, Jin Z Y, Xia C Q, Wen M, Wang W P, Xu J C, Yu M Y 2009 Phys. Rev. Lett. 103 215005

    [18]

    Hur M S, Kim Y K, Kulagin V V, Nam I, Suk H 2012 Phys. Plasmas 19 073114

    [19]

    Ma Y Y, Kawata S, Yu T P, Gu Y Q, Sheng Z M, Yu M Y, Zhuo H B, Liu H J, Yin Y, Takahashi K, Xie X Y, Liu J X, Tian C L, Shao F Q 2012 Phys. Rev. E 85 046403

    [20]

    Ma Y Y, Chang W W, Yin Y, Yue Z W, Cao L H, Liu D Q 2000 Acta Phys. Sin. 49 1518 (in Chinese) [马燕云, 常文蔚, 银燕, 岳宗五, 曹莉华, 刘大庆 2000 物理学报 49 1518]

    [21]

    Ma Y Y, Chang W W, Yin Y, Cao L H, Yue Z W 2002 Chin. J. Comput. Phys. 19 311 (in Chinese) [马燕云, 常文蔚, 银燕, 曹莉华, 岳宗五 2002 计算物理 19 311]

    [22]

    Zhang G B, Ma Y Y, Zou D B, Zhuo H B, Shao F Q, Yang X H, Ge Z Y, Yu T P, Tian C L, Ouyang J M, Zhao Na 2013 Acta Phys. Sin. 62 125205 (in Chinese) [张国博, 马燕云, 邹德滨, 卓红斌, 邵福球, 杨晓虎, 葛哲屹, 余同普, 田成林, 欧阳建明, 赵娜 2013 物理学报 62 125205]

  • [1]

    Bahk S W, Rousseau P, Planchon T A, Chvykov V, Kalintchenko G, Maksimchuk A, Mourou G A, Yanovsky V 2004 Opt. Lett. 29 2837

    [2]

    Yanovsky V, Chvykov V, Kalinchenko G, Rousseau P, Planchon T, Matsuoka T, Maksimchuk A, Nees J, Cheriaux G, Mourou G, Krushelnick K 2008 Opt. Express 16 2109

    [3]

    Tajima T, Dawson J M 1979 Phys. Rev. Lett. 43 267

    [4]

    Malka V 2012 Phys. Plasmas 19 055501

    [5]

    Chen M, Sheng Z M, Zhang J 2006 Chin. Phys. 15 568

    [6]

    Suk H, Barov N, Rosenzweig J B, Esarey E 2001 Phys. Rev. Lett. 86 6

    [7]

    Chen M, Sheng Z M, Ma Y Y, Zhang J 2006 J. Appl. Phys. 99 056109

    [8]

    Wu H C, Xie B S, Yu M Y 2010 Chin. Phys. Lett. 27 105201

    [9]

    Wang G H, Wang X F, Dong K G 2012 Acta Phys. Sin. 61 165201 (in Chinese) [王广辉, 王晓方, 董克攻 2012 物理学报 61 165201]

    [10]

    Chen M, Esarey E, Schroeder C B, Geddes C G R, Leemans W P 2012 Phys. Plasmas 19 033101

    [11]

    Xu H, Chang W W, Yin Y, Zhuo H B 2004 Acta Phys. Sin. 53 818 (in Chinese)[徐涵, 常文蔚, 银燕, 卓红斌 2004 物理学报 53 818]

    [12]

    Xie B S, Aimidula A, Niu J S, Liu J, Yu M Y 2009 Laser Part. Beams 27 27

    [13]

    Zhang X M, Shen B F, Ji L L, Wang W P, Xu J C, Yu Y H, Yi L Q, Wang X F, Hafz N A M, Kulagin V 2012 Phys. Plasmas 19 053103

    [14]

    Upadhyay A K, Samant S A, Krishnagopal S 2013 Phys. Plasmas 20 013106

    [15]

    Fun Y, Zhang Q, Gong H 1994 Laser Induce Demage in Optical Materials 1 2114

    [16]

    Zou D B, Zhuo H B, Yu T P, Yang X H, Shao F Q, Ma Y Y, Ouyang J M, Ge Z Y, Zhang G B, Wang P 2013 Phys. Plasmas 20 073102

    [17]

    Ji L L, Shen B F, Zhang X M, Wang F C, Jin Z Y, Xia C Q, Wen M, Wang W P, Xu J C, Yu M Y 2009 Phys. Rev. Lett. 103 215005

    [18]

    Hur M S, Kim Y K, Kulagin V V, Nam I, Suk H 2012 Phys. Plasmas 19 073114

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    Ma Y Y, Kawata S, Yu T P, Gu Y Q, Sheng Z M, Yu M Y, Zhuo H B, Liu H J, Yin Y, Takahashi K, Xie X Y, Liu J X, Tian C L, Shao F Q 2012 Phys. Rev. E 85 046403

    [20]

    Ma Y Y, Chang W W, Yin Y, Yue Z W, Cao L H, Liu D Q 2000 Acta Phys. Sin. 49 1518 (in Chinese) [马燕云, 常文蔚, 银燕, 岳宗五, 曹莉华, 刘大庆 2000 物理学报 49 1518]

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    [22]

    Zhang G B, Ma Y Y, Zou D B, Zhuo H B, Shao F Q, Yang X H, Ge Z Y, Yu T P, Tian C L, Ouyang J M, Zhao Na 2013 Acta Phys. Sin. 62 125205 (in Chinese) [张国博, 马燕云, 邹德滨, 卓红斌, 邵福球, 杨晓虎, 葛哲屹, 余同普, 田成林, 欧阳建明, 赵娜 2013 物理学报 62 125205]

  • [1] 张国博, 马燕云, 邹德滨, 卓红斌, 邵福球, 杨晓虎, 葛哲屹, 余同普, 田成林, 欧阳建明, 赵娜. 激光脉冲的横向波形对弓形波电子俘获的影响. 物理学报, 2013, 62(12): 125205. doi: 10.7498/aps.62.125205
    [2] 徐 涵, 常文蔚, 银 燕, 卓红斌, 马燕云. 激光尾波场横向波破的粒子模拟. 物理学报, 2003, 52(7): 1701-1706. doi: 10.7498/aps.52.1701
    [3] 徐 涵, 常文蔚, 银 燕, 卓红斌. 三角激光脉冲尾波加速粒子模拟. 物理学报, 2004, 53(3): 818-823. doi: 10.7498/aps.53.818
    [4] 陈兆权, 殷志祥, 陈明功, 刘明海, 徐公林, 胡业林, 夏广庆, 宋晓, 贾晓芬, 胡希伟. 负偏压离子鞘及气体压强影响表面波放电过程的粒子模拟. 物理学报, 2014, 63(9): 095205. doi: 10.7498/aps.63.095205
    [5] 金晓林, 黄桃, 廖平, 杨中海. 电子回旋共振放电中电子与微波互作用特性的粒子模拟和蒙特卡罗碰撞模拟. 物理学报, 2009, 58(8): 5526-5531. doi: 10.7498/aps.58.5526
    [6] 简广德, 董家齐. 环形等离子体中电子温度梯度不稳定性的粒子模拟. 物理学报, 2003, 52(7): 1656-1662. doi: 10.7498/aps.52.1656
    [7] 陈兆权, 夏广庆, 刘明海, 郑晓亮, 胡业林, 李平, 徐公林, 洪伶俐, 沈昊宇, 胡希伟. 气体压强及表面等离激元影响表面波等离子体电离发展过程的粒子模拟. 物理学报, 2013, 62(19): 195204. doi: 10.7498/aps.62.195204
    [8] 王宬朕, 董全力, 刘苹, 吴奕莹, 盛政明, 张杰. 激光等离子体中高能电子各向异性压强的粒子模拟. 物理学报, 2017, 66(11): 115203. doi: 10.7498/aps.66.115203
    [9] 赵书林, 朱宝强, 詹庭宇, 蔡希洁, 刘仁红, 杨 琳, 张志祥, 毕纪军. 高功率钕玻璃激光三倍频脉冲时间波形的研究. 物理学报, 2006, 55(8): 4170-4175. doi: 10.7498/aps.55.4170
    [10] 徐涵, 常文蔚, 银燕. 尾波场中传播的激光脉冲的频率漂移. 物理学报, 2004, 53(1): 171-175. doi: 10.7498/aps.53.171
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  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2013-05-08
  • 修回日期:  2013-07-08
  • 刊出日期:  2013-10-20

激光脉冲形状对弓形波电子俘获的影响

  • 1. 国防科学技术大学理学院, 长沙 410073
    基金项目: 

    国家重点基础研究发展计划(批准号: 2013CBA01500)、国防科学与技术大学科研计划重大项目、国家自然科学基金委员会-中国工程物理研究院联合基金(批准号: 10976031)、国家自然科学基金(批准号: 11175253, 10975121, 10935002, 11375265)和国家自然科学基金青年科学基金(批准号: 11205243, 11205242, 11305264)资助的课题.

摘要: 使用二维粒子模拟程序研究了电子弓形波注入机制中激光脉冲形状对电子俘获效果的影响. 研究结果表明, 激光脉冲时间上升沿陡峭的正扭曲脉冲激发的尾波场强度高, 加速区域分布广, 并且有利于电子获得更高的初速度, 从而推动更多的电子进入尾波场加速相位. 在其他条件相同的情况下, 正扭曲脉冲的电子俘获数目远高于激光脉冲时间分别为高斯形和负扭曲分布的情形, 使得电子束的品质得到改善. 研究结果对于理解尾波场加速中电子注入过程以及获得大电荷量高能电子束具有积极意义.

English Abstract

参考文献 (22)

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