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低密等离子体通道中的非共振激光直接加速

刘明伟 龚顺风 李劲 姜春蕾 张禹涛 周并举

低密等离子体通道中的非共振激光直接加速

刘明伟, 龚顺风, 李劲, 姜春蕾, 张禹涛, 周并举
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  • 在低密等离子体通道中, 横向有质动力可以有效调制电子的横向振荡过程. 一方面, 横向有质动力可以向外推动电子, 增大电子横向振荡振幅, 减小失相率, 使电子获得能量增益; 另一方面, 横向有质动力也可以通过对失相率的非线性调制来降低失相率, 在电子横向振荡振幅很小的情况下导致激光直接加速. 横向有质动力调制的大小由等离子体密度、激光强度和束宽共同决定. 三维模型结果也证实可以通过参数放大实现激光直接加速, 弥补了准二维模型的局限性.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 11104068)和强场激光物理国家重点实验室开放基金资助课题.
    [1]

    Bulanov S, Chvykov V, Kalinchenko G, Matsuoka T, Rousseau P, Reed S, Yanovsky V, Krushelnick K, Maksimchuk A 2008 Med. Phys. 35 1770

    [2]

    Blumenfeld I, Clayton C E, Decker F J, Hogan M J, Huang C, Ischebeck R, Iverson R, Joshi C, Katsouleas T, Kirby N, Lu W, Marsh K A, Mori W B, Muggli P, Oz E, Siemann R H, Walz D, Zhou M 2007 Nature 445 741

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    Nakajima K 2008 Nature Phys. 4 92

    [4]

    Tan F, Zhu B, Han D, Xin J T, Zhao Z Q, Cao L F, Gu Y Q, Zhang B H 2014 Chin. Phys. B 23 034104

    [5]

    Leemans W P, Nagler B, Gonsalves A J, Toth Cs, Nakamura K, Geddes C G R, Esarey E, Schroeder C B, Hooker S M 2006 Nature Phys. 2 696

    [6]

    Lu H Y, Liu M W, Wang W T, Wang C, Liu J S, Deng A H, Xu J C, Xia C Q, Li W T, Zhang H, Lu X M, Wang C, Wang J Z, Liang X Y, Len Y X, Shen B F, Nakajima K, Li R X, Xu Z Z 2011 Appl. Phys. Lett. 99 091502

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    Zhang G B, Zou D B, Ma Y Y, Zhuo H B, Shao F Q, Yang X H, Ge Z Y, Yin Y, Yu T P, Tian C L, Gan L F, Ouyang J M, Zhao N 2013 Acta Phys. Sin. 62 205203 (in Chinese) [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 2013 物理学报 62 205203]

    [8]

    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 N 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]

    [9]

    Fuchs J, Cecchetti C A, Borghesi M, Grismayer T, d’Humières E, Antici P, Atzeni S, Mora P, Pipahl A, Romagnani L, Schiavi A, Sentoku Y, Toncian T, Audebert P, Willi O 2007 Phys. Rev. Lett. 99 015002

    [10]

    Liu M, Su L N, Zheng Y, Li Y T, Wang W M, Sheng Z M, Chen L M, Ma J L, Lu X, Wang Z H, Wei Z Y, Hu B T, Zhang J 2013 Acta Phys. Sin. 62 165201 (in Chinese) [刘梦, 苏鲁宁, 郑轶, 李玉同, 王伟民, 盛政明, 陈黎明, 马景龙, 鲁欣, 王兆华, 魏志义, 胡碧涛, 张杰 2013 物理学报 62 165201]

    [11]

    Fuchs J, Antici P, d’Humières E, Lefebvre E, Borghesi M, Brambrink E, Cecchetti C A, Kaluza M, Malka V, Manclossi M, Meyroneinc S, Mora P, Schreiber J, Toncian T, Pépin H, Audebert P 2006 Nature Phys. 2 48

    [12]

    Ping Y, Kemp A J, Divol L, Key M H, Patel P K, AkliK U, Beg F N, Chawla S, Chen C D, Freeman R R, Hey D, Higginson D P, Jarrott L C, Kemp G E, Link A, McLean H S, Sawada H, Stephens R B, Turnbull D, Westover B, Wilks S C 2012 Phys. Rev. Lett. 109 145006

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    Pukhov A, Sheng Z M, Meyer-ter-Vehn J 1999 Phys. Plasmas 6 2847

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    Huang Y S, Bi J Y, Duan X J, Lan X J, Wang N Y, Tang X Z, He Y X 2008 Appl. Phys. Lett. 92 141504

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    Arefiev A V, Breizman B N, Schollmeier M, Khudik V N 2012 Phys. Rev. Lett. 108 145004

  • [1]

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出版历程
  • 收稿日期:  2014-10-11
  • 修回日期:  2015-02-11
  • 刊出日期:  2015-07-05

低密等离子体通道中的非共振激光直接加速

  • 1. 湖南科技大学物理与电子科学学院, 湘潭 411201
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号: 11104068)和强场激光物理国家重点实验室开放基金资助课题.

摘要: 在低密等离子体通道中, 横向有质动力可以有效调制电子的横向振荡过程. 一方面, 横向有质动力可以向外推动电子, 增大电子横向振荡振幅, 减小失相率, 使电子获得能量增益; 另一方面, 横向有质动力也可以通过对失相率的非线性调制来降低失相率, 在电子横向振荡振幅很小的情况下导致激光直接加速. 横向有质动力调制的大小由等离子体密度、激光强度和束宽共同决定. 三维模型结果也证实可以通过参数放大实现激光直接加速, 弥补了准二维模型的局限性.

English Abstract

参考文献 (15)

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