Я представляю два открытых цилиндрических PIC-кода для моделирования плазменного ускорения. QUARZ — это квазистатический код с модами m = 0, 1 на произвольной неравномерной радиальной сетке. Он точно сохраняет закон Гаусса, согласуется с HiPACE++ для AWAKE и достигает той же точности вблизи оси при примерно в 30 раз меньших затратах. GEM-PIC-RZ разрешает лазерный несущий сигнал в галилеевых...
Будут рассмотрены процессы возбуждения гибридной неустойчивости двухплазмонный распад - ВКР при наклонном падении фемтосекундного лазерного излучения субрелятивистской и релятивистской интенсивностей на плазму с масштабом неоднородности L порядка λ. Такие условия определяются особенностью преплазмы, создаваемой лазерным предымпульсом на поверхности твердотельной мишени. Другим рассмотренным...
Пиковая мощность современных лазеров ограничена энергией импульса, которую способны выдержать дифракционные решётки оптического компрессора. Рассмотрен перспективный способ преодоления этого барьера: мощность импульса увеличивается не за счёт возрастания его энергии, а вследствие уменьшения его длительности, причём импульс укорачивается после прохождения компрессора (Compression AFter...
В этом докладе будет обсуждаться угловой момент аттосекундных импульсов, генерируемых при взаимодействии интенсивных лазерных импульсов с твердотельной плазмой. Будут представлены новые методы для генерации импульсов, обладающих заданным спиновым угловым моментом (SAM) и орбитальным угловым моментом (OAM). Методы основаны на взаимодействии циркулярно поляризованных лазерных импульсов с...
За последнее десятилетие накоплен ряд экспериментальных данных, демонстрирующих возникновение сильных поверхностных полей и токов импульсно-волнового типа, распространяющихся со скоростью света от области воздействия на мишень мощных коротких лазерных импульсов. Эти поля, как правило, объяснялись токами нейтрализации от нескомпенсированного заряда или поверхностными электромагнитными волнами....
В докладе представлены и изучены результаты экспериментов по лазер-плазменному ускорению электронов на лазерной установке Salle Noire в Laboratoire d’Optique Appliquée (Палезо, Франция). Данная установка позволяет оперировать импульсами с энергией 4 мДж, центральной длиной волны 760 нм и варьируемой длительностью от 4 фс до 24 фс. В рассмотренных экспериментах исследовалась генерация...
В работе обсуждается механизм генерации электромагнитного излучения на второй гармонике плазменной частоты, основанный на нелинейном взаимодействии встречных плазменных кильватерных волн, которые в области перекрытия имеют различные поперечные профили потенциала. Найдены оптимальные параметры лабораторного эксперимента, призванного продемонстрировать эффективность данного механизма на примере...
Нелинейный эффект Комптона - довольно перспективный источник яркого гамма излучения. Использование уже доступных интенсивных лазерных импульсов ($a_0 \sim 1, a_0=\frac{eA}{m c^2}$) для рассеяния на энергетичных электронах позволяет существенно увеличить выход фотонов, но также приводит к уширению основной линии и гармоник вследствие пондеромоторного уширения, вызванного огибающей лазерного...
Предложен новый метод самосогласованного описания возбуждения сильнонелинейной кильватерной волны (плазменной полости или "баббла"), возбуждаемой электронным сгустком. В этом методе используются только свойства драйвера для определения формы полости и распределения электрического поля в ней и нет каких-либо дополнительных параметров. Аналитические результаты показывают хорошее соответствие...
В докладе излагаются результаты, полученные в рамках развитой авторами аналитической теории резонансного поглощения и генерации гармоник в неоднородной плазме с учетом релятивистской нелинейности электромагнитных полей и скоростей электронов в окрестности критической плотности плазмы. Вычислена нелинейная структура электрического поля и скорости электронов вблизи плазменного резонанса,...
Представлен полунеявный численный метод решения уравнений Максвелла [1] в конечной разностной области во временной области (FDTD). Решатель RIP разработан для моделирования ускорения частиц в плазме с помощью полностью электромагнитных методов частиц в ячейках (PIC). Решатель проецирует объемную решетку Yee на плоскости, поперечные выбранной оси (направление ускорения частиц). В таком виде,...
В контексте текущих усилий по сжатию мощных лазерных импульсов до длительностей порядка 10 фс на основе численного моделирования проведена оптимизация ускорения протонов из токних пластиковых фольг. Найдены оптимальные толщины мишени и соответствующие максимальные энергии ускоренных протонов. Проведено сравнение результатов PIC моделирования с простой теоретическая моделью, учитывающей переход...
Рассмотрены методы диагностики сверхмощных лазерных импульсов с интенсивнстью в центре фокуса $>10^{21}$Вт/см$^2$. Приведен сравнительный анализ нескольких таких методов, основанных на использовании нелинейных эффектов, чувствительных к пиковому значению интенсивности лазерного излучения. Подробно обсуждается возможность определения интенсивности по кривым выхода многократно заряженных ионов,...
Лазерный комплекс PEARL - современный лазерный комплекс суб-ПВт уровня мощности, позволяющий проводить различные исследования процессов физики лазерно-плазменных взаимодействий. Одним из таких процессов исследовалось лазерно-плазменное ускорение электронов - LWFA. Первые эксперименты проходили в так называемом согласованном режиме, из газовой струи были получены электроны с энергией около 300...
В этом докладе будут рассмотрены две модели описания взаимодействия мощных лазерных импульсов с тонким плазменным слоем. Будет качественно исследована динамика плазменного слоя и возможности, которые открываются перед областью генерации аттосекундных импульсов с циркулярной поляризацией. Во второй части доклада будет показано, что на генерацию одиночных аттосекундных импульсов влияет как фаза...
В докладе будет показано, что на генерацию гармоник высокого порядка, а также одиночных аттосекундных импульсов от поверхности плазмы влияет как фаза несущей лазерного импульса, так и параметры плазмы (плотность, размер короны). Вынуждающее электромагнитное поле, которое действует на мишень приобретает дополнительный фазовый сдвиг, зависящий от плотности плазмы и короны. Будет представлена...
Исследовано взаимодействие экстремально короткого ($\sim$10 фс) лазерного импульса релятивистской интенсивности ($\geq 10^ {18}$ Вт/см$^ 2 $) с кластерной средой, характеризуемой случайным распределением больших, суб-микронного размера, кластеров из тяжелых атомов. Найдены условия согласования параметров кластерной среды и лазерного импульса, при которых для заданной энергии лазера выход...
Изучается ускорение электронов в плазменной кильватерной волне в присутствии силы реакции излучения, вызванной поперечными бетатронными колебаниями электрона. Рассмотрены как классический, так и квантово-электродинамический (КЭД) пределы реакции излучения. Для постоянной ускоряющей силы показано, что амплитуда колебаний КЭД параметра $\chi$ в режиме сильных потерь достигает равновесного...
В работе рассмотрена проблема искажения волнового фронта пространственно-неоднородного ультра-короткого лазерного импульса, прошедшего через нелинейную компрессию (CafCA), и значительного ухудшения фокусировки. Рассмотрены методы, в том числе подразумевающие экспериментальную реализацию, коррекции волнового фронта и смоделировано их влияние на максимальную фокальную интенсивность.
В трехмерное геометрии построено аналитическое решение уравнений Максвелла в ближней зоне, описывающее возбуждения униполярного импульса терагерцового диапазона. Механизм его генерации связан с переходным излучением, возникающим при пересечении границы раздела мишень-вакуум релятивистским электронным сгустком, ускоренным фемтосекундным лазерным импульсом при облучении тонкой фольги. Полученные...
Короткие сгустки ультрарелятивистских заряженных частиц в плазме приходят в равновесие с собственным радиальным кильватерным полем и затем распространяются, почти не меняя формы. Если перед ними появляется какое-то возмущение, тоже движущееся со скоростью света, то оно может разрушить сгустки своим кильватерным полем, а может и не разрушить, в зависимости от фазы и амплитуды этого поля. Мы...
В популярной форме обсуждаются перспективы нового метода терапии с использованием кильватерно-ускоренных электронов.
C помощью 3D PIC моделирования исследовано взаимодействие ультракороткого лазерного импульса умеренно релятивистской интенсивности (≥10^18 Вт/см^2) с плазмой, состоящей из сферических капель (крупных нанокластеров) тяжелой воды субмикронного размера. Параметры лазера и плазмы были согласованы для получения максимального выхода быстрых дейтронов (с энергией выше 100 кэВ) и, соответственно,...
Для лазерной установки XCELS, характеризуемой рекордной мощностью лазерного излучения и генерирующей импульсы ультракороткой длительности, обсуждается перспектива получения частиц с энергиями, достигающими гигаэлектронвольт при использовании кулоновского взрыва облучаемых лазером сферических микромишеней. Дается теоретическое обоснование возможности экспериментальной реализации режима...
Мы представляем самосогласованную теорию сильнонелинейной кильватерной волны (плазменной полости или «баббла») на основе использования закона сохранения энергии. Используя такой подход, мы получаем новое уравнение для границы плазменной полости. По сравнению с предшествующей моделью [Lu et al. PRL 96, 165002 (2006)], которая в общем случае не удовлетворяет закону сохранения энергии, уравнение...
Будет описана лазерная система, которую планируется построить в рамках мега-сайенс проекта XCELS.
В докладе будет дан обзор состояния ключевых технологий, на основе которых планируется создание многоканального лазерного комплекса эксаваттного класса XCELS (eXawatt Center for Extreme Light Studies). Будет представлена существующая в ИПФ РАН технология производства широкоапертурных параметрических усилителей на базе кристаллов DKDP и результаты работ по...
3D PIC моделирование взаимодействия лазерного излучения с большим объемом кластерной среды представляет существенную сложность для имеющихся академических вычислительных ресурсов. В данном докладе представлен метод, который позволяет свести полноценное 3D моделирование всего объема взаимодействия к серии более простых расчетов путем разбиения области взаимодействия на небольшие зоны. Также...
В диссертационной работе проводится численное и теоретическое исследование фемтосекундного лазерно-плазменного взаимодействия излучения релятивистской интенсивности с поверхностно и объемно микроструктурированными мишенями, такими как микроразмерная кластерная мишень и микроигольчатая мишень. В работе выявляется роль стохастического ускорения электронов в подобных структурах, а также...
С использованием 3D моделирования методом «частица в ячейке» исследован объемный стохастический нагрев кластерной (пылевой, капельной) плазмы с частицами субмикронного размера тяжелых атомов (золото) при облучении кластерной среды сверхкоротким (15 фс) импульсом лазерного излучения умеренно релятивистской интенсивности (≳10^18 Вт/см2). Получены характеристики генерируемого короткого...
В работе представлен четырехканальный прототип системы геометрического сведения и когерентного сложения остросфокусированного фемтосекундного лазерного излучения в стоячую конфигурацию поля. Реализована система стабилизации направления и относительной фазы четырех оптических каналов, продемонстрирована ее эффективность. Для измерения стоячей конфигурации электромагнитного поля в главном фокусе...
В презентации по материалам докторской диссертации рассматривается обратное комптоновское рассеяние как физическая основа ярких узкополосных источников гамма-квантов и рентгеновского излучения для задач ядерной фотоники, материаловедения и смежных приложений. Обсуждаются линейный и нелинейный режимы, формирование спектра и основные механизмы его уширения: угловая и энергетическая расходимость...
Развита теория сжатия электромагнитного сферически сходящегося дипольного импульса ультракороткой длительности. Изучены пространственно-временное распределение электромагнитного поля в области фокуса и особенности кумуляции электромагнитной энергии в зависимости от начальной фазы сферической волны. Установлен теоретический предел максимального значения напряженности поля импульса в точке...
