基于飞行焦点驱动激光等离子体加速器的单级 100-GeV 电子束路径
等离子体物理
2025-05-02 v1 加速器物理
摘要
无去相位激光喷燃加速 (DLWFA) 作为一种基于近期实现的“飞行焦点”技术的新型激光等离子体加速概念，为使用无导轨结构的单级系统推进 TeV 线性加速器提供了新范式。最近提出的 NSF OPAL 激光设施可能是实现此激光等离子体加速领域的变革性技术。我们综述了基于 DLWFA 性能随激光和等离子体参数缩放规律所确定的可行参数空间，并将其性能与传统激光喷燃加速进行比较。这些缩放表明，要实现 DLWFA 的突破性电子能量，必须采用极短、高能激光架构，如 NSF OPAL。MTW-OPAL 平台的初始结果显示，该平台在 3.7 mm 距离上产生紧凑、圆形焦点。新的粒子-in-cell 模拟表明，使用氢气进行 DLWFA 可减少因离子化前沿折射导致的激光光强畸变。从当前领域状态到在 NSF OPAL 上实现单级 100-GeV 电子束的 DLWFA，概述了实验路径以及相应的计算和技术设计工作。
引用
@article{arxiv.2505.00157,
title = {Path to a Single-Stage, 100-GeV Electron Beam via a Flying-Focus-Driven Laser-Plasma Accelerator},
author = {J. L. Shaw and M. V. Ambat and K. G. Miller and R. Boni and I. LaBelle and W. B. Mori and J. J. Pigeon and A. Rigatti and I. Settle and L. Mack and J. P. Palastro and D. H. Froula},
journal= {arXiv preprint arXiv:2505.00157},
year = {2025}
}
备注
20 pages, 11 figures. Submitted to Physics of Plasmas