啁啾辅助的经由相对论自诱导透明的离子加速

我们研究了啁啾激光脉冲对亚波长靶透射及伴随离子加速的影响。在啁啾激光脉冲中，脉冲频率围绕其基频存在时间变化，这表现为临界密度（n_c）的时间依赖性。本工作中我们采用了一种超越线性近似的啁啾模型。对于负（正）啁啾脉冲，脉冲的高（低）频分量最初与靶相互作用，随后是低（高）频分量。研究发现，与无啁啾或正啁啾脉冲相比，负啁啾激光脉冲透射的阈值等离子体密度更高。负啁啾脉冲对更高密度（6n_c）的增强透射导致靶电子的高效加热，在靶后产生非常稳定且持久的自旋静电场。电子的缺失致使靶离子向两侧膨胀，形成宽能谱。我们在主层后引入了一层极薄、低密度（< n_c）的次级层。发现次级层离子在初级层与负啁啾脉冲相互作用所产生的静电场作用下，作为单能束团被加速。在最优条件下，对于 10 fs（强度半高全宽）、圆偏振、高斯、峰值强度约 8.5×10²⁰ W/cm² 的负啁啾激光脉冲，质子的最大能量约为 100 MeV。