Author Affiliations
Abstract
1 Intense Laser Irradiation Laboratory, INO-CNR, Pisa, Italy
2 ELI-NP, Magurele, Ilfov, Romania
3 Maison de la Simulation, CEA, USR 3441, Gif-sur-Yvette, France
4 INFN, Sect. of Pisa, Pisa, Italy
After the introduction of the ionization-injection scheme in laser wake field acceleration and of related high-quality electron beam generation methods, such as two-color and resonant multi-pulse ionization injection (ReMPI), the theory of thermal emittance has been used to predict the beam normalized emittance obtainable with those schemes. We recast and extend such a theory, including both higher order terms in the polynomial laser field expansion and non-polynomial corrections due to the onset of saturation effects on a single cycle. Also, a very accurate model for predicting the cycle-averaged distribution of the extracted electrons, including saturation and multi-process events, is proposed and tested. We show that our theory is very accurate for the selected processes of ${\mathrm{Kr}}^{8^{+}\to {10}^{+}}$ and ${\mathrm{Ar}}^{8^{+}\to {10}^{+}}$ , resulting in a maximum error below 1%, even in a deep-saturation regime. The accurate prediction of the beam phase-space can be implemented, for example, in laser-envelope or hybrid particle-in-cell (PIC)/fluid codes, to correctly mimic the cycle-averaged momentum distribution without the need for resolving the intra-cycle dynamics. We introduce further spatial averaging, obtaining expressions for the whole-beam emittance fitting with simulations in a saturated regime, too. Finally, a PIC simulation for a laser wakefield acceleration injector in the ReMPI configuration is discussed.
field theory ionization high-quality electron beams ionization injection laser wakefield acceleration laser–plasma acceleration resonant multi-pulse ionization injection tunnel ionization two-color ionization ultraintense laser pulses 
High Power Laser Science and Engineering
2022, 10(2): 02000e15
作者单位
摘要
新疆大学物理科学与技术学院, 新疆 乌鲁木齐 830046
利用粒子模拟程序,模拟研究了超强激光与等离子体相互作用中的电子束流不稳定性的产生机制,得到了不稳定性所激发的自生磁场的线性增长率与各向异性参数之间的函数关系。观察到了激光与等离子体相互作用时产生的饱和自生磁场在表面领域上的演化过程,发现沿x方向出现的电流比较大时,饱和自生的磁场在z方向的发展比较快,临界面附近较大,但随着深度的增加,逐渐以指数形式减少。
超强激光脉冲 等离子体 粒子模拟法 饱和自生磁场 ultraintense laser pulses plasma PIC simulation saturated magnetic field 
光学与光电技术
2013, 11(4): 20
作者单位
摘要
新疆大学物理科学与技术学院, 新疆 乌鲁木齐 830046
利用相对论电磁粒子模拟程序研究了超强激光与等离子体相互作用过程中产生的自生磁场和电子热输运特性。讨论了自生磁场产生机制和非线性饱和过程。给出了自生磁场的线性增长率和各向异性参数之间的函数关系,用Spitzer-Harm理论分析了电子热传导中能量的运输情况,观察到由激光的非等方加热引起的电子纵向加热现象。细致研究这些过程对更好的理解快点火物理中自生磁场的产生、超热电子热输运等过程有重要意义。
激光光学 激光惯性约束聚变 快点火 超强激光脉冲 Weibel不稳定性 粒子模拟法 饱和自生磁场 
激光与光电子学进展
2012, 49(7): 071402
作者单位
摘要
新疆大学 物理科学与技术学院, 乌鲁木齐 830046
利用粒子模拟法对超强激光与等离子体相互作用中产生的Weibel不稳定性及其产生机制进行了详细的研究。给出不稳定性的线性色散关系和饱和磁场与各向异性参数之间的函数关系, 发现Weibel不稳定性的存在使超强激光在等离子体中激发的自生磁场饱和, 饱和自生磁场的存在使粒子速度分布在激光传播方向上表现出各向异性。讨论了Weibel不稳定性的线性和非线性饱和过程, 对更好地理解快点火物理中自生磁场的产生、快电子输运等过程有重要意义。
超强激光脉冲 激光等离子体 Weibel不稳定性 粒子模拟法 饱和自生磁场 ultraintense laser pulses laser plasma Weibel instability particle-in-cell method saturated self-generated magnetic fields 
强激光与粒子束
2012, 24(1): 110

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