自共振等离子体拍频尾波场激发的控制

等离子体尾波场与两束驱动激光的拍频之间的自共振相位锁定，相较于传统的尾波场加速方法具有优势，因为它对激光参数的要求较低，并且对目标等离子体密度的变化具有鲁棒性。在这里，我们研究了电子自共振等离子体拍频加速过程中出现的动力学和非线性过程，及其对加速结构的场幅值和加速效率的影响。粒子模拟表明，该过程以非平凡的方式依赖于等离子体密度，但在特定条件下可以被可靠地建模。除了在深度欠密等离子体极限下恢复先前流体力学结果外，我们还证明了在完全动力学自洽建模中可以实现鲁棒的场激发。通过调整激光特性，我们可以将电场放大到所需水平，直至波破，并高效地加速粒子；我们提供了优化激光和等离子体参数的建议。这种多用途且高效的加速方案能够产生能量从几十到数百 MeV 的电子，在科研、工业和医学领域的广泛应用中具有广阔前景。