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激光等离子体加速器中横向不对称性导致的激光与电子偏转

DOI：10.1103/PhysRevE.100.063208 期刊：Physical Review E 出版年份：2019 更新时间：2025-09-12 10:27:22
摘要： 我们报道了激光等离子体加速器（LPA）中激光脉冲和加速电子因激光脉冲前沿倾斜与横向密度梯度效应产生的偏转现象。等离子体折射率的非对称性会导致激光转向，这可能源于密度梯度或激光脉冲的时空耦合。来自畸变等离子体波的横向力也会引起电子相对于激光的偏转。我们为激光和电子的转向分别建立了定量模型，并通过粒子模拟予以验证。利用BELLA拍瓦激光器开展的实验表明：激光脉冲前沿倾斜可产生0.1-1毫弧度的可控激光与电子束偏转。该成果在电子束指向控制方面具有重要应用价值，这对LPA应用至关重要。
作者： Daniel E. Mittelberger，Maxence Thévenet，Kei Nakamura，Anthony J. Gonsalves，Carlo Benedetti，Joost Daniels，Sven Steinke，Rémi Lehe，Jean-Luc Vay，Carl B. Schroeder，Eric Esarey，Wim P. Leemans
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

研究激光脉冲前沿倾斜和横向密度梯度对激光等离子体加速器（LPA）中激光脉冲与加速电子偏转的影响。

研究成果

该研究为非对称激光尾场加速中由脉冲前沿倾斜和/或横向密度梯度引起的激光转向与电子束偏转现象提供了物理解释及定量模型。模型结果与粒子模拟和实验数据高度吻合。脉冲前沿倾斜通常可导致电子束产生0.1-1毫弧度的偏转，这种特性可用于在激光尾场加速阶段末端可控地偏转电子束，且不会显著影响电子束参数。

研究不足

该研究假设激光在时间和空间上呈高斯分布，且激光传播不受等离子体影响——这一假设可能不适用于所有实验条件。由于实验存在不确定性，电子转向过程对预测性模拟和理论结果的敏感性过高。

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