米尺尺度气喷嘴的纵向锐化用于提高激光等离子体加速器的效率
加速器物理
2025-04-14 v2 等离子体物理
摘要
现代激光等离子体加速器 (LPA) 通常需要数十厘米长的等离子体波导来传递高强度驱动激光脉冲。在10厘米尺度气喷嘴中纵向调节喉部宽度和喷嘴角度，以实现气密度的纵向控制，可实现单级激光等离子体加速，远超10 GeV。通过仿真和干涉测量，我们展示了通过纵向调节喉部宽度和喷嘴角度来控制气密度的方法。从而通过粒子-in-cell (PIC) 仿真和解析计算得到适用于锐化的气密度轮廓，并在实验中实现了匹配。这些仿真显示，锐化可在30厘米等离子体中，使用19 J激光能量将电子束能量从约9 GeV提高到>12 GeV，同时加速电荷增加一个数量级。本文发表于2025年4月11日的《仪器学报》（Review of Scientific Instruments），DOI: https://doi.org/10.1063/5.0250698
引用
@article{arxiv.2411.17028,
title = {Longitudinal tapering in meter-scale gas jets for increased efficiency of laser plasma accelerators},
author = {R. Li and A. Picksley and C. Benedetti and F. Filippi and J. Stackhouse and L. Fan-Chiang and H. E. Tsai and K. Nakamura and C. B. Schroeder and J. van Tilborg and E. Esarey and C. G. R. Geddes and A. J. Gonsalves},
journal= {arXiv preprint arXiv:2411.17028},
year = {2025}
}