真实激光强度和相位分布对高电荷激光光驱加速的影响
等离子体物理
2026-02-26 v1 加速器物理
摘要
激光光驱加速(LWFA)可在厘米级等离子体中产生相对论电子束和 various 次级粒子，作为具有重要应用价值的粒子源。本文通过实验测量和粒子浸入仿真，考察了非理想激光脉冲横向强度和相位分布对LWFA的影响。75 TW激光脉冲的复杂横向剖面会降低等离子体中自聚焦的强度，相对于横向高斯激光而言。由真实激光脉冲激发的非线性等离子体光驱结构比高斯激光更宽且更复杂，阻碍了等离子体电子的注入。随着激光脉冲在等离子体中的传播，其强度轮廓逐渐变为椭圆形，并在主要轴的方位角处驱动出锋利的等离子体光驱，导致注入发生。使用真实激光轮廓进行仿真时，注入电子的电荷和能量与实验结果高度吻合（约200 pC电荷，约200 MeV峰值能量），而高斯激光仿真产生的电荷显著更高（约500 pC）。我们的发现揭示了由非理想激光脉冲驱动的LWFA与由高斯脉冲驱动的LWFA在注入动力学之间的差异，对于需要高电荷电子束的LWFA应用具有重要意义。
引用
@article{arxiv.2602.22172,
title = {Effects of realistic laser intensity and phase distribution on high-charge laser wakefield acceleration},
author = {Yuhui Xia and Zhenan Wang and Ziyao Tang and Jianghao Hu and Qianyi Ma and Yuekai Chen and Letian Liu and Zhiyan Yang and Hui Zhang and Chenxu Wang and Haoyang Lan and Di Wu and Xiuhong Yang and Yixing Geng and Yanying Zhao and Xueqin Yan and Xinlu Xu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2602.22172},
year = {2026}
}
备注
11 pages, 10 figures