Численное моделирование ускорения электрона лагерр-гауссовым лазерным полем

   Использование лазерных пучков Лагерра–Гаусса (ЛГ) для ускорения частиц открывает перспективный путь для развития схем лазерного ускорения. Исследовано ускорение электронов, возникающее в результате взаимодействия ЛГ-пучков с заряженными частицами. Разработана теоретическая модель для объяснения лежащих в основе механизмов ускорения, дополненная численным моделированием. Проанализирована динамика электронов в структурированных электромагнитных полях ЛГ-пучка с выявлением характерного поведения ускорения вдоль направления распространения пучка. Показано, что орбитальный угловой момент и пространственная структура поля ЛГ-пучков позволяют осуществлять контролируемое и эффективное ускорение электронов.

1. C. Tang, K. Q. Le, C. H. Wong, Int. J. Heat Mass Transf., 149, 119172 (2020), doi: 10.1016/j.ijheatmasstransfer.2019.119172.

2. N. Kant, J. Rajput, P. Giri, A. Singh, High Energy Density Phys., 18, 20–25 (2016), doi: 10.1016/j.hedp.2015.12.002.

3. J. Singh, J. Rajput, N. Kant, S. Kumar, Optik (Stuttg.), 260, 169017 (2022), doi: 10.1016/j.ijleo.2022.169017.

4. A. Singh, J. Rajput, N. Kant, Laser Phys., 27, No. 11, 110001 (2017), doi: 10.1088/1555-6611/aa8759.

5. K. Middha, V. Thakur, N. Kant, J. Rajput, J. Phys. Conf. Ser., 2267, No. 1, 012103 (2022), doi: 10.1088/1742-6596/2267/1/012103.

6. T. G. Blackburn, Rev. Mod. Plasma Phys., 4, No. 1, 5 (2020), doi: 10.1007/s41614-020-0042-0.

7. E. Esarey, P. Sprangle, J. Krall, Phys. Rev. E, 52, No. 5, 5443–5453 (1995), doi: 10.1103/PhysRevE.52.5443.

8. P. X. Wang et al., J. Appl. Phys., 91, No. 2, 856–866 (2002), doi: 10.1063/1.1423394.

9. K. P. Singh, Phys. Plasmas, 11, No. 3, 1164–1167 (2004), doi: 10.1063/1.1642654.

10. V. L. Granatstein, R. K. Parker, C. M. Armstrong, Proc. IEEE, 87, No. 5, 702–716 (1999), doi: 10.1109/5.757251.

11. V. Sharma, N. Kant, V. Thakur, J. Opt. (2024), doi: 10.1007/s12596-023-01564-5.

12. M. Everett, A. Lal, D. Gordon, C. E. Clayton, K. A. Marsh, C. Joshi, Nature, 368, No. 6471, 527–529 (1994), doi: 10.1038/368527a0.

13. A. K. Pramanik, H. S. Ghotra, N. Kant, J. Rajput, Laser Phys. Lett., 19, No. 7, 075301 (2022), doi: 10.1088/1612-202X/ac7132.

14. E. Esarey, M. Pilloff, Phys. Plasmas, 2, No. 5, 1432–1436 (1995), doi: 10.1063/1.871358.

15. J. B. Rosenzweig, B. Breizman, T. Katsouleas, J. J. Su, Phys. Rev. A, 44, No. 10, R6189–R6192 (1991), doi: 10.1103/PhysRevA.44.R6189.

16. J. Rajput, A. K. Pramanik, J. Opt. (2024), doi: 10.1007/s12596-024-02214-0.

17. N. Zaïm, M. Thévenet, A. Lifschitz, J. Faure, Phys. Rev. Lett., 119, No. 9, 094801 (2017), doi: 10.1103/PhysRevLett.119.094801.

18. M. Kaur, D. N. Gupta, IEEE Trans. Plasma Sci., 45, No. 10, 2841–2847 (2017), doi: 10.1109/TPS.2017.2740344.

19. J. Vieira, C.-K. Huang, W. B. Mori, L. O. Silva, Phys. Rev. Spec. Top. – Accel. Beams, 14, No. 7, 071303 (2011), doi: 10.1103/PhysRevSTAB.14.071303.

20. R. Dorn, S. Quabis, G. Leuchs, Phys. Rev. Lett., 91, No. 23, 233901 (2003), doi: 10.1103/PhysRevLett.91.233901.

21. C. Varin et al., Appl. Sci., 3, No. 1, 70–93 (2013), doi: 10.3390/app3010070.

22. O. Culfa, S. Sagir, I. Satilmis, Plasma Phys. Control. Fusion, 65, No. 8, 085019 (2023), doi: 10.1088/1361-6587/acdaf4.

23. Y. Cai, S. He, Appl. Phys. B, 84, No. 3, 493–500 (2006), doi: 10.1007/s00340-006-2321-z.

24. Z.-C. Shen et al., Chin. Phys. B, 26, No. 11, 115204 (2017), doi: 10.1088/1674-1056/26/11/115204.

25. L. Yi-Dong, G. Chun-Qing, G. Ming-Wei, Chin. Phys. B, 17, No. 5, 1769–1776 (2008), doi: 10.1088/1674-1056/17/5/037.

26. Y. Zhang, Appl. Opt., 49, No. 32, 6217 (2010), doi: 10.1364/AO.49.006217.

27. H. Akou, A. S. Firouzjaei, Phys. Plasmas, 27, No. 9 (2020), doi: 10.1063/5.0015456.

28. D. B. Zou et al., Phys. Plasmas, 26, No. 12 (2019), doi: 10.1063/1.5096902.

29. S. Punia, H. K. Malik, Results Phys., 18, 103216 (2020), doi: 10.1016/j.rinp.2020.103216.

30. Z. G. Zhao, B. Da Lü, Chin. Phys., 15, No. 5, 1022–1027 (2006), doi: 10.1088/1009-1963/15/5/026.