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《国防科学技术大学》 2011年
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激光尾波场加速电子新型注入方法研究

谢翔云  
【摘要】:近三十年来,随着超短超强激光脉冲技术的飞速发展和激光等离子体相互作用研究的不断深入开展,有望成为未来新型台面式高能电子加速器的激光尾波场电子加速器成为当前国际研究热点。而电子注入是激光尾波场加速电子机制中至关重要的一个物理环节,因此我们将其作为本论文的主要研究内容。本文根据尾波场加速机制的特点提出实现或者增强电子注入的新方案,并且利用粒子模拟程序,对不同方案的注入过程进行研究。研究结果表明,我们提出的几种新方案均能有效提高注入电子数目。论文主要内容包括: 首先,提出了利用同向同轴非同步的双激光脉冲增强激光尾波场中电子注入的方案。数值模拟结果表明,利用双激光脉冲可以让尾波场在空间上得到扩张,从而有效增强电子注入,注入电子数接近同能量单激光脉冲情况的2倍。而且方案通过改变激光焦斑大小,改变双脉冲纵向间隔,或者改变激光极化方向进行优化可以增强电子注入效果。 其次,提出并研究了利用同向非同轴非同步的双激光脉冲与等离子体相互作用的方案。一方面,在非空泡模式下实现电子注入;另一方面,在电子弓形波模式下实现电子注入。而且数值模拟结果证实了上述两种方案预期结果。 最后,基于一维激光脉冲前沿有质动力加速电子机制,提出利用双激光脉冲增强电子注入方案。一方面,从理论上给出了满足脉冲前沿加速条件的电子最小速度和最大速度增益;另一方面,通过模拟表明,利用双激光的情况能够比单激光实现更有效的注入,并且得到能量更高、单能性更好的电子束。
【学位授予单位】:国防科学技术大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TN249;TL503.3

【参考文献】
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