激光尾波场加速器中直接激光加速的精确模拟
等离子体物理
2023-07-19 v1 计算物理
摘要
在激光尾波场加速器（LWFA）中，强激光脉冲激发等离子体波，俘获并将电子加速至相对论能量。当脉冲与加速电子重叠时，它可通过共振驱动电子在等离子体波中的betatron振荡，经由直接激光加速（DLA）增强能量增益。粒子网格（PIC）算法虽常作为研究 DLA 的首选工具，却因数值频散以及电场与磁场的时间交错而含有固有误差。此外，常规 PIC 实现无法可靠地分离等离子体波与激光脉冲的场，这模糊了对主导加速机制的阐释。此处，一种减少数值频散与时间交错误差的定制场求解器与分解为方位角模式的场分解结合使用，以进行 LWFA 中 DLA 的 PIC 模拟。与传统 PIC 方法、模型方程及实验数据的比较显示，定制求解器精度更高，且以少一个数量级的网格数即收敛。方位角模式分解揭示，最具能量的电子从 DLA 与 LWFA 获得相近的能量。
引用
@article{arxiv.2303.12874,
title = {Accurate simulation of direct laser acceleration in a laser wakefield accelerator},
author = {Kyle G. Miller and John P. Palastro and Jessica L. Shaw and Fei Li and Frank S. Tsung and Viktor K. Decyk and Warren B. Mori},
journal= {arXiv preprint arXiv:2303.12874},
year = {2023}
}
备注
10 pages, 5 figures, to submit to Physics of Plasmas