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oe1(光电查) - 科学论文

10 条数据
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  • 超强激光与均匀及纳米多孔近临界等离子体相互作用的参数研究

    摘要： 利用二维粒子模拟方法，系统研究了均匀近临界等离子体（UNCP）与纳米多孔近临界等离子体（NPNCP）在短脉冲强激光作用下的响应特性。通过参数化研究，分析了固体靶前表面沉积均匀层与纳米多孔层时，在宽范围激光强度（归一化振幅a0=5-25）和前层平均密度ne=0.3-3nc（nc为临界密度）条件下质子最大能量的变化规律。研究发现：对于厚度小于10微米的前层，质子最大能量与靶材孔隙率和密度无关；但在较厚靶材中，相比均匀结构，纳米多孔结构会降低激光能量吸收率，进而减小质子最大能量。结果表明：在中等激光强度下采用UNCP替代NPNCP时，质子最大能量可提升23%。该增强效应源于UNCP层中形成的优质等离子体通道使激光脉冲快速自聚焦，并主导直接激光电子加速机制。而NPNCP情况下，等离子体结构对激光的散射会削弱激光强度并增加无序性，从而影响激光能量向电子的高效耦合。

    关键词： 质子加速、近临界等离子体、粒子模拟方法、超强激光、激光等离子体相互作用

    更新于2025-09-23 15:21:01

  • 利用平滑激光焦点通过靶后鞘层加速机制实现质子加速

    摘要： 在这项工作中，我们展示了一项利用均匀强度分布聚焦（称为平滑聚焦）实现质子加速的实验结果。为实现该目标，我们在"重离子实验用拍瓦高能激光器"装置的前置放大器前安装了相位板——这是相位板首次应用于高功率短脉冲激光系统。本研究的主要目标是产生低发散角的离子束。基于粒子模拟程序"可扩展开源粒子模拟协作组"的数值模拟显示：由于靶材背侧鞘层更平滑，使用相位板可使质子束角发散度降低2-5倍。但实验数据表明角发散度的实际降幅并不显著?；囊幻媸牵诳刂萍す馕盏那疤嵯?，与高斯型质子能谱相比，平滑光束产生的质子能谱向低能端偏移，且产生的质子数量更多。

    关键词： 平滑激光聚焦、质子加速、相位板、TNSA机制、PHELIX激光装置

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 双激光脉冲等离子体相互作用增强质子加速与转换效率

    摘要： 我们报道了一种通过箔片与双激光脉冲相互作用来提高质子加速和能量转换效率的有效方案。研究发现，在总激光能量恒定的情况下，与单激光脉冲相比，采用箔片相互作用的双激光脉冲能使加速质子的峰值能量、总数及最大能量显著提升。首脉冲（预脉冲）的作用是改变靶材电子分布并减少后续激光脉冲的反射，从而增强激光吸收，使第二脉冲（主脉冲）的更多能量转化为粒子能量。主脉冲优先加速等离子体深处速度较慢的电子，同时通过体积加热也加速了快电子。最终当靶材对激光脉冲产生相对论透明效应时，质子通过激光击穿后燃机制被加速至高能状态。

    关键词： 质子加速、激光-等离子体相互作用、双激光脉冲、能量转换效率

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 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

  • 利用双激光脉冲在TNSA机制中优化质子加速的激光参数

    摘要： 通过优化激光参数，可显著提升靶背鞘层加速（TNSA）机制中经超强激光加速的质子能量。我们提出利用双激光脉冲研究TNSA机制下质子加速的激光参数优化方案。第二束激光脉冲的引入会显著影响TNSA机制中靶背鞘层场的产生，进而改变被加速质子的能量。通过设置不同延迟时间引入第二束激光脉冲以探究其对质子加速的影响。研究表明，两束激光的强度与脉宽相互作用会影响质子加速效果，发现质子最大能量是激光强度和脉宽的函数。我们进行了大量模拟计算，获取了双激光脉冲在不同强度与脉宽组合下的质子最大能量数据。模拟结果揭示了质子束能量与鞘层场随脉冲强度及延迟时间的物理机制。

    关键词： 质子加速、超短激光脉冲、激光-等离子体相互作用

    更新于2025-09-16 10:30:52

  • 超相对论激光-固体相互作用中小焦斑对电子加热与质子加速的影响

    摘要： 实验研究了超强激光脉冲（强度高达5×1021 W/cm?2）与薄箔相互作用产生的粒子加速现象。电子束参数不仅随激光强度变化，更随光斑尺寸减小而改变，导致温度降低和发散角减小。特别是在强聚焦光斑中，由于加速长度不足导致温度饱和。这些依赖关系影响了鞘层加速质子，其表现出的光斑尺寸标度规律比广泛使用的标度定律更差。因此研究表明：通过极小聚焦来最大化激光强度的方法，在某些应用中存在收益递减效应。

    关键词： 质子加速、焦斑尺寸、超相对论激光-固体相互作用、电子加热、激光强度

    更新于2025-09-16 10:30:52

  • 利用超音速氢气射流靶和高功率红外激光脉冲实现无碰撞激波质子加速

    摘要： 对于大多数激光驱动离子加速应用而言，需要一种具有低发散角、可控能谱且在高重复频率下产生的特征明确的强离子束。气体射流靶在模拟中已展现出良好效果，并且对高重复频率激光器具有多项技术优势。本工作报道了在LULI PICO2000激光装置上，利用超音速H2气体射流靶实现质子加速至高达6 MeV能量的研究成果。通过将实验结果与等离子体流体动力学及粒子模拟进行对比，确定了所涉及的加速机制。

    关键词： 超音速氢气射流靶、无碰撞激波、质子加速、高功率红外激光脉冲

    更新于2025-09-12 10:27:22

  • 质量受限球形靶在激光等离子体相互作用下的质子加速

    摘要： 本文采用三维粒子模拟方法研究了超短圆偏振激光与近临界密度球形靶相互作用中的质子加速过程。通过改变靶尺寸和靶密度来探究其对加速质子束的影响。相对论透明效应使靶材高效加热，各参与作用过程间呈现复杂耦合关系。电子加热与再循环有助于形成激波，该激波对由有质动力形成的静电鞘所加速的质子产生进一步推动作用。观测到最大峰值质子能量约40 MeV，这是多种加速机制累积效应的结果。较大靶尺寸时在激光前进方向观察到电子射流，该现象会抑制质子束能量。

    关键词： 球形靶、激光等离子体相互作用、静电鞘层、电子加热、质子加速、相对论透明性、有质动力、激波形成

    更新于2025-09-12 10:27:22

  • 水微滴中激光驱动质子加速的表征

    摘要： 我们报道了一项质子加速实验，该实验采用波长为0.4微米、时间强度对比度可调的高强度激光脉冲，辐照直径20微米的水滴靶。此类水滴靶是质子加速实验中可靠且易于实现的靶型，有望应用于极高重复频率场景。通过沿激光偏振轴移动水滴来改变入射角度，我们研究了激光入射角的影响——这一与入射角耦合的位置对最大质子能量具有关键作用。中心辐照会导致激光能量向热电子的耦合效率低下，从而产生较低的最大质子能量。引入可控预脉冲可增强该构型下的热电子产生，进而获得更高质子能量。但二维粒子模拟支持我们的实验结果：当不存在额外预等离子体时，掠入射条件下甚至能获得略高的质子能量。掠入射辐照水滴时，自生电磁场会驱动热电子沿液滴表面流动，最终形成驱动质子加速的强电场。我们利用超短光学探针激光监测相互作用过程，由此观测到等离子体膨胀现象。

    关键词： 高强度激光脉冲、水微滴、粒子模拟、激光驱动、质子加速

    更新于2025-09-11 14:15:04

  • 桌面钛宝石激光器上薄箔质子加速的实验研究

    摘要： 中等能量（0.1-0.5焦耳）的台式激光器作为兆电子伏特质子与离子加速器的激光驱动源，具有成本低廉、前景广阔的优势。但许多激光离子束应用不仅需要低成本紧凑系统，还要求实现高频重复运行（>10赫兹）。本文聚焦于采用3太瓦/55飞秒、具备10赫兹工作能力的台式钛宝石（Ti:Sa）激光器，通过辐照高密度靶材阵列中从薄膜到亚微米膜层等多种定制平面靶材，对单次脉冲获得的最大质子能量进行评估，旨在表征并优化质子加速过程。本工作属于前期阶段研究，意在为应对高频运行所需的激光技术及靶材设计双重技术挑战奠定基础。

    关键词： 钛宝石激光器、质子加速、薄箔靶材、高重复频率

    更新于2025-09-09 09:28:46