密度调制等离子体波导中准相位匹配直接激光电子加速的三维粒子模拟
等离子体物理
2015-06-19 v1
摘要
在密度调制的等离子体波导中，利用导引的径向偏振激光脉冲可实现电子的准相位匹配直接激光加速（DLA）。本文开发了一种三维粒子模拟（PIC）模型，用于描述 DLA 过程中激光场、注入电子与背景等离子体之间的相互作用。我们进行了模拟研究，该方案将具有中等能量的种子电子束注入等离子体波导，并使用相对低功率（0.5-2 TW）的激光脉冲进行 DLA。通过一系列等离子体波导中的 DLA 模拟，研究了相对于激光脉冲的电子束注入延迟、束长以及束横向尺寸。结果表明，注入延迟对于控制短电子束的最终横向特性至关重要，同时也影响最终的能量增益。当注入较长的电子束时，增强的离子聚焦力有助于准直电子，从而获得较小的最终发射度。当注入具有较大横向尺寸的电子束时，DLA 效率会降低；此外，由于径向洛伦兹力对电子的聚焦和散焦作用，可以清晰地观察到微束团化现象。为了维持良好的束团横向特性，DLA 应采用中等激光功率，同时可以通过延长波导长度来获得更高的最大能量增益，但这需要相应地增加激光脉冲的持续时间和能量。
引用
@article{arxiv.1405.2592,
title = {3-D particle-in-cell simulations for quasi-phase matched direct laser electron acceleration in density-modulated plasma waveguides},
author = {M. -W. Lin and Y. -L. Liu and S. -H. Chen and I. Jovanovic},
journal= {arXiv preprint arXiv:1405.2592},
year = {2015}
}
备注
32 pages, 12 figures