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自注入激光尾场加速器中激光功率放大研究

发布时间: 2018-11-20 16:55:27   作者:本站编辑   来源: 本站原创   浏览次数:

 

 

激光尾场加速机制(LWFA)可在厘米级长度内产生高于吉电子伏特的电子束。在尾场中,即等离子体中传输的激光脉冲激发出等离子体波,具有极高的纵向电场强度。大量方法描述了向尾场中注入电子的方法,其中非线性空泡是最简单和普遍的方式。通过采用自导引或外部导引,可使LWFA维持长度远超过瑞利衍射极限。但尾场中电子能量的最终增益仍然受限于驱动激光的失相或损耗。

当电子超过尾场时将产生失相,尾场速度即激光脉冲在等离子体中的群速度。对于短脉冲激光驱动的非线性尾场,脉冲前沿将电子向外推动,而后沿则在离子空腔中传播。随着能量耦合入等离子体波或者衍射,脉冲前沿激光能量将损耗。由于这种局域的消耗,激光迅速演化为具有陡峭上升沿结构。尽管在多种等离子体密度下导引长度可达到失相长度,但非线性等离子体尾场泵浦能量损耗并没有定量测量。此外,脉冲前沿陡峭并不包括脉冲能量放大。虽然此前有报道LWFA脉冲窄化,但并没有能量放大。

本研究报道了强驱动激光的能量损耗和功率放大。在经过13mm的传输距离后,输出脉冲能量和时间波形表明功率由187TW放大到最大值318TW,功率的放大与非线性尾场中电子的注入与加速密切关联。该过程伴随区域红移和脉冲前沿的群速度色散延迟。

摘译自:M. J. V. Streeteret al. Observation of Laser Power Amplification in a Self-Injecting LaserWakefield Accelerator. PHYSICAL REVIEW LETTERS 120, 254801 (2018)

 
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