Лазерное формирование релятивистских электронных сгустков субмикронной длительности из плазменных слоев
Abstract
Forming relativistic submicron electron bunches from plasma layers under the action of a super-intense laser pulse was proposed and studied with computer simulation. It was shown that the electron bunches can have a minimal thickness of tens of nanometers and energies of tens to hundreds of MeV. The charge of the bunches can be from picocoulombs to nanocoulombs. The role of the thickness and profile of gas layer and laser amplitude on characteristics of the relativistic electron bunches was studied. Simple analytical expressions were proposed to estimate parameters of the electron bunches.
- сверхмощные лазерные импульсы
- плазменные слои
- релятивистские субмикронные электронные сгустки
- super-intense laser pulses
- Plasma layers
- relativistic submicron electron bunches
Аннотация (на русском)
Лазерное формирование релятивистских электронных сгустков субмикронной длительности из плазменных слоев
Предложено и с помощью численного моделирования исследовано формирование релятивистских электронных сгустков субмикронной длительности из плазменных слоев под воздействием сверхмощного лазерного импульса. Показано, что возможно формирование электронных сгустков с минимальной толщиной в несколько десятков нанометров при энергиях в десятки и сотни МэВ. При этом заряд сгустка может составлять от единиц пикокулон до нескольких нанокулон. Исследовано влияние толщины и продольного профиля плазменного слоя, а также амплитуды лазерного импульса на характеристики формируемых электронных сгустков и предложены простые аналитические выражения для оценки их параметров.
For citation
Kulagin V.V., Kornienko V.N., Cherepenin V.A. Лазерное формирование релятивистских электронных сгустков субмикронной длительности из плазменных слоев // Journal of Radio Electronics. – 2014. – No. 12.
References
- R. Kodama, K. A. Tanaka, Y. Sentokuet al. // Long-Scale Jet Formation with Specularly Reflected Light in Ultraintense Laser-Plasma Interactions. Phys. Rev. Lett. 84, 674 (2000).
- N. Naumova, I. Sokolov, J. Nees, A. Maksimchuk, V. Yanovsky, and G. Mourou // Attosecond Electron Bunches. Phys. Rev. Lett. 2004. V. 93. P. 195003.
- S. D. Baton, J. J. Santos, F. Amiranoff et al. // Evidence of Ultrashort Electron Bunches in Laser-Plasma Interactions at Relativistic Intensities. Phys. Rev. Lett. 2003. V. 91. P. 105001.
- Jian Zheng, K. A. Tanaka, T. Sato et al. // Study of Hot Electrons by Measurement of Optical Emission from the Rear Surface of a Metallic Foil Irradiated with Ultraintense Laser Pulse. Phys. Rev. Lett. 2004. V. 92. P. 165001.
- D. Umstadter, J.K. Kim, and E. Dodd // Laser Injection of Ultrashort Electron Pulses into Wakefield Plasma Waves. Phys. Rev. Lett. 1996. V. 76. P. 2073.
- A. G. Khachatryan, F. A. van Goor, and K.-J. Boller et al. // Extremely short relativistic-electron-bunch generation in the laser wakefield via novel bunch injection scheme. Phys. Rev. ST Accel. Beams. 2004. V. 7. P. 121301.
- N. Hafz, V. Kulagin, J. Lee, H. Suk. // Near-GeV electron beam from a laser wakefield accelerator in the bubble regime. Nucl. Instrum. Methods Phys. Res., Sect. A. 2005. V. 554. P. 49.
- Victor V. Kulagin, Vladimir A. Cherepenin, Yuri V. Gulyaev, Vladimir N. Kornienko, Ki Hong Pae, Victor V. Valuev, Jongmin Lee, and Hyyong Suk. Characteristics of relativistic electron mirrors generated by an ultrashort nonadiabatic laser pulse from a nanofilm, Physical Review E, 80, 016404 (2009).
- Kulagin V.V., Cherepenin V.A., Hur M.S., Suk H. Theoretical Investigation of Controlled Generation of a Dense Attosecond Relativistic Electron Bunch from the Interaction of an Ultrashort Laser Pulse with a Nanofilm. Phys. Rev. Lett., 99, 124801 (2007).
- Л. Д. Ландау, Е. М. Лифшиц, Теория поля, М.: Наука, 1988. Глава 6, параграф 48.