用于驱动紧凑型自由电子激光器的激光喷导加速器高品质电子束生成
等离子体物理
2025-01-20 v1 加速器物理
摘要
尽管激光喷导加速器(LWFA)驱动的紧凑型自由电子激光器(FEL)已成功示范，但在追求更高增益的紧凑型 FEL 时，由于电子束质量的局限性，仍面临挑战。本文指出了对于高增益紧凑型 FEL 至关重要的 LWFA 高品质电子束的关键物理与优化策略。我们深入研究了协同注入机制，注入位置处的自演化注入阈值远未被达到，激光的冲击前沿与自演化在注入过程中发挥作用。就电子束质量降低与优化策略，特别是全局(切片)能量展开和投影(切片)辐射率进行了 thorough 讨论。为了实现由 LWFA 驱动的高增益 FEL，我们还探索了电子束合成质量，以确定优化功率增益长度。进行了从头到尾的综合仿真，展示了由这些高品质电子束驱动的紧凑型 FEL的有效性。所得辐射在 4.5 米长的无匝后达到饱和 regime，能量为 17.4 微焦，功率为 6.0 瓦特，波长为 23.9 纳米。此提出方案不仅为优化 LWFA 的束质提供了框架，还为未来实现由 LWFA 驱动的紧凑型 FEL 达到饱和 regime 打开了新可能，拓展了广泛应用的前景。
引用
@article{arxiv.2501.09916,
title = {High-quality electron beam generation from laser wakefield accelerators for driving compact free electron lasers},
author = {Ke Feng and Kangnan Jiang and Runshu Hu and Chen Lv and Xizhuan Chen and Hai Jiang and Shixia Luan and Wentao Wang and Ruxin Li},
journal= {arXiv preprint arXiv:2501.09916},
year = {2025}
}
备注
17 pages,14 figures