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等离子体波导的Zemax光线追迹模型
摘要： 基于等离子体的波导目前用于激光尾场加速，以扩展激光束的焦区范围。通过在气体中放电，可在介质毛细管中建立适合激光引导的抛物线形横向等离子体密度分布。本工作报道了一种基于Zemax软件的新型光线追迹模型，该模型能够模拟激光束在等离子体波导中传播的包络面。Zemax在几何结构、材料特性方面的优势以及创建自定义对象的可能性，确实可以实现对复杂多样场景（例如弯曲等离子体波导）的模拟。
关键词： 等离子体、激光、波导、激光尾场加速（LWFA）
更新于2025-09-23 15:21:01
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高Z气体靶中电子的直接激光加速及等离子体密度阈值对电子束产生的影响
摘要： 本文报道了使用脉宽约60-70飞秒激光脉冲，在氮气(N2)与氦氮混合气体射流靶中开展激光驱动电子加速的实验研究。纯氮气条件下，在约1.6×101? cm?3的阈值密度下观察到具有准热谱的相对论电子束产生。当氮气中氦气占比优化为50%时，在相对较高的约2×101? cm?3阈值密度下产生了准单能电子束，其平均峰值能量约168 MeV，平均能量展宽约21%，平均总束流电荷量约220 pC。电子加速机制可归因于直接激光加速与混合机制的共同作用。氮气中氦气最佳占比（即等离子体阈值密度）的发现——对应更优品质电子束的产生——可通过电子相对于横向振荡激光场的失相速率随等离子体密度的变化来解释。相关结果也得到了采用EPOCH代码进行的二维粒子模拟(PIC)的验证。
关键词： 激光尾场加速、激光等离子体加速、直接激光加速、电离诱导注入
更新于2025-09-23 15:19:57
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激光等离子体加速质子：利用高原子序数元素的气体混合物实现能量提升
摘要： 通过二维粒子模拟（PIC）研究了在临界密度下采用含高质量数原子的混合气体来提升激光诱导等离子体加速中质子能量的方法。通过对比纯氢等离子体与含少量氢的高质量数粒子混合等离子体两种情况，我们证明该混合气体能增强加速质子的能量。研究还表明，使用混合气体可通过调节密度比来改变不同粒子的相对加速效果。
关键词： 激光尾场加速（LWFA）、质子加速、气体混合物、高密度气体射流
更新于2025-09-19 17:13:59
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激光尾流场中的全光加速
摘要： 由激光尾场加速电子与高Z材料相互作用通过Bethe-Heitler过程产生的μ子，其速度接近激光尾场。这些μ子有可能直接被激光尾场再次加速。因此我们首次提出全光学"发生器-助推器"方案：利用另一束激光尾场对产生的μ子进行加速，从而在激光实验室中提供即时、紧凑、低成本且可控的μ子源。通过一维解析模型分析了μ子的捕获与加速过程，并采用二维粒子模拟(PIC)进行了验证。研究表明：μ子可在较宽能量范围内被捕获，并在更长失相长度条件下获得比电子更高的加速能量。我们进一步推算了μ子最大加速能量与激光尾场相对论因子γ及初始能量E0的依赖关系。结果表明：在现有短脉冲激光装置上，当γ=46且E0=1.45 GeV时，有望实现高达15.2 GeV的最大能量。
关键词： 激光尾场加速，μ子源
更新于2025-09-19 17:13:59
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高质量激光等离子体电子加速器中用于密度测量的光学诊断技术
摘要： 在面向用户的设施中实施基于激光等离子体的加速阶段，需要定义并部署适当的诊断方法来监测和控制加速过程。本文概述了激光等离子体加速阶段中用于密度测量的光学诊断技术，重点介绍成熟且易于实施的方法。内容涵盖中性气体和自由电子数密度的诊断，并强调实时测量能力。讨论了从标准双臂到更先进共路设计的各种配置的光学干涉仪，以及斯塔克展宽和拉曼散射等光谱技术。针对这些诊断技术在产生高质量GeV电子束团的激光等离子体加速阶段中的应用，给出了关键分析。
关键词： 激光等离子体、拉曼散射、斯塔克展宽、激光尾场加速、气体靶、干涉测量法
更新于2025-09-19 17:13:59
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激光尾波场加速器中的非线性等离子体波长标度关系
摘要： 激光尾波场加速依赖于强激光脉冲的有质动力激发等离子体波。然而实验中极少直接研究激光尾迹中的等离子体波列。本研究采用少周期阴影成像结合干涉测量技术，对GeV级加速器密度范围（即约10^18 cm^-3量级）内激光激发的等离子体波进行量化分析。虽然解析模型表明非线性等离子体波长与峰值相位a0存在明确关联，但我们的研究表明这些解析模型仅在驱动强度a0?1时准确。实验数据与系统性粒子模拟揭示：等离子体波列的非线性展宽不仅取决于激光峰值强度，还受光束焦点腰斑尺寸影响。
关键词： 非线性等离子体波长、粒子模拟、等离子体波、激光尾场加速
更新于2025-09-16 10:30:52