在泡模式下,无相变异激光唤醒场加速.
Kyle G Miller1, Jacob R Pierce2, Manfred V Ambat3
1Laboratory for Laser Energetics, University of Rochester, Rochester, NY, 14623-1299, USA. kmill@lle.rochester.edu.
Scientific reports
|December 2, 2023
概括
一个新的时空结构激光脉冲使无相变激光唤醒场加速成为可能,克服了传统方法的局限性. 这一突破有望为未来的碰撞器和光源提供紧的高能电子加速.
科学领域:
- 等离子体物理学的物理学
- 粒子加速器的使用情况
- 激光技术 激光技术 激光技术
背景情况:
- 激光唤醒场加速器 (LWFA) 提供比传统加速器更高的电场.
- 移相限制了单阶段LWFA中的能量增益,因为粒子超过了唤醒场.
- 下一代光源和勒普顿碰撞器需要紧的高能加速器.
研究的目的:
- 通过使用单个时空结构化的激光脉冲来演示无分相激光唤醒场加速方法.
- 为了在超出脱相长度的长距离上实现电子加速.
- 改善光束质量和LWFA中预计的能量收益.
主要方法:
- 使用单一的时空结构激光脉冲进行电离注入和电子加速.
- 在泡模式下模拟无相变激光唤醒场加速器.
- 采用可编程轨迹对激光脉冲的焦点,包括加速焦点和减少点尺寸变化.
主要成果:
- 在20个脱相长度 (1.3厘米) 上,证明了电子加速到2.1 GeV,使用6.2-J脉冲带来25 pC电荷.
- 通过对焦操纵稳定电子加速,减轻自我聚焦和改善光束质量.
- 预计在一个500-J脉冲的单个子米级阶段中,能量增益为125GeV.
结论:
- 一个单一的时空结构激光脉冲可以克服LWFA中的脱相限制.
- 这种技术使得在一个紧的,单阶段的装置中高效,高能电子加速成为可能.
- 该方法在开发先进的光源和勒普顿碰撞器方面具有重大潜力.


