Efficient Acceleration of Electrons by Moderate-Power Femtosecond Laser Pulses

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The relativistic self-trapping of a laser pulse is an efficient mechanism for the acceleration of electrons, which
allows one to achieve an extreme charge of a high-energy particle beam and the corresponding conversion
coefficient of laser energy. It has been shown that the compression of the femtosecond laser pulse in this
regime using the innovative compression after compressor approach (CafCA) [E.A. Khazanov,
S.Yu. Mironov, and G. Mourou, Phys. Usp. 62, 1096 (2019)] to extremely short durations keeping the energy
of the laser beam significantly increases the efficiency of particle acceleration. This effect has been illustrated
on the example of the Multitera laser facility for the project implemented at the Russian National Center for
Physics and Mathematics.

About the authors

O. E. Vays

Lebedev Physical Institute, Russian Academy of Sciences; Center of Fundamental and Applied Research, Dukhov All-Russia Research Institute of Automatics

Email: ovais@lebedev.ru
Moscow, 119991 Russia; Moscow, 127030 Russia

M. G. Lobok

Lebedev Physical Institute, Russian Academy of Sciences; Center of Fundamental and Applied Research, Dukhov All-Russia Research Institute of Automatics

Email: ovais@lebedev.ru
Moscow, 119991 Russia; Moscow, 127030 Russia

A. A. Solov'ev

Federal Research Center Institute of Applied Physics, Russian Academy of Sciences

Email: ovais@lebedev.ru
Nizhny Novgorod, 603950 Russia

S. Yu. Mironov

Federal Research Center Institute of Applied Physics, Russian Academy of Sciences

Email: ovais@lebedev.ru
Nizhny Novgorod, 603950 Russia

E. A. Khazanov

Federal Research Center Institute of Applied Physics, Russian Academy of Sciences

Email: ovais@lebedev.ru
Nizhny Novgorod, 603950 Russia

V. Yu. Bychenkov

Lebedev Physical Institute, Russian Academy of Sciences; Center of Fundamental and Applied Research, Dukhov All-Russia Research Institute of Automatics

Author for correspondence.
Email: ovais@lebedev.ru
Moscow, 119991 Russia; Moscow, 127030 Russia

References

  1. E. A. Khazanov, S. Yu. Mironov, and G. Mourou, Phys.- Uspekhi 62, 1096 (2019).
  2. T. Tajima and J. M. Dawson, Phys. Rev. Lett. 43, 267 (1979).
  3. A. Pukhov and J. Meyer-ter-Vehn, Appl. Phys. B 74, 355 (2002).
  4. H. T. Kim, K. H. Pae, H. J. Cha, I. J. Kim, T. J. Yu, J. H. Sung, S. K. Lee, T. M. Jeong, and J. Lee, Phys. Rev. Lett. 111, 165002 (2013).
  5. W. P. Leemans, A. J. Gonsalves, H.-S. Mao, K. Nakamura, C. Benedetti, C. B. Schroeder, Cs. T'oth, J. Daniels, D. E. Mittelberger, S. S. Bulanov, J.-L. Vay, C. G. R. Geddes, and E. Esarey, Phys. Rev. Lett. 113, 245002 (2014).
  6. A. J. Gonsalves, K. Nakamura, J. Daniels et al. (Collaboration), Phys. Rev. Lett. 122, 084801 (2019).
  7. V. Yu. Bychenkov, M. G. Lobok, V. F. Kovalev, and A. V. Brantov, Plasma Phys. Control. Fusion 61, 124004 (2019).
  8. M. G. Lobok, A. V. Brantov, and V. Yu. Bychenkov, Phys. Plasmas 26, 123107 (2019).
  9. V. F. Kovalev and V. Yu. Bychenkov, Phys. Rev. E 99, 043201 (2019).
  10. V. Yu. Bychenkov and V. F. Kovalev, Radiophys. Quantum Electron. 63, 742 (2021).
  11. S. V. Bulanov, F. Pegoraro, and A. M. Pukhov, Phys. Rev. Lett. 74, 710 (1995).
  12. В. И. Таланов, Известия ВУЗов. Радиофизика 7, 564 (1964).
  13. R. Y. Chiao, E. Garmire, and C. Townes, Phys. Rev. Lett. 13, 479 (1964).
  14. С. А. Ахманов, А. П. Сухоруков, Р. В. Хохлов, ЖЭТФ 50, 1537 (1966).
  15. A. B. Borisov, A. V. Borovskiy, O. B. Shiryaev, V. V. Korobkin, A. M. Prokhorov, J. C. Solem, T. S. Luk, K. Boyer, and C. K. Rhodes, Phys. Rev. A 45, 5830 (1992).
  16. А. Комашко, С. Мушер, С. Турицын et al. (Collaboration), Письма в ЖЭТФ 62, 849 (1995).
  17. В. Ю. Быченков, М. Г. Лобок, Письма в ЖЭТФ 114, 650 (2021).
  18. G. Mourou, S. Mironov, E. Khazanov, and A. Sergeev, Eur. Phys. J. Spec. Top. 223, 1181 (2014).
  19. S. Yu. Mironov, S. Fourmaux, P. Lassonde, V. N. Ginzburg, S. Payeur, J.-C. Kie er, E. A. Khazanov, and G. Mourou, Appl. Phys. Lett. 116, 241101 (2020).
  20. S. Mironov, P. Lassonde, J.-C. Kie er, E. Khazanov, and G. Mourou, Eur. Phys. J. Spec. Top. 223, 1175 (2014).
  21. Ph. Lassonde, S. Mironov, S. Fourmaux, S. Payeur, E. Khazanov, A. Sergeev, J.-C. Kie er, and G. Mourou, Laser Phys. Lett. 13, 075401 (2016).
  22. S. Yu. Mironov, V. N. Ginzburg, I. V. Yakovlev, A. A. Kochetkov, A. A. Shaykin, E. A. Khazanov, and G. A. Mourou, Quantum Electron. 47, 614 (2017).
  23. V. Ginzburg, I. Yakovlev, A. Kochetkov, A. Kuzmin, S. Mironov, I. Shaikin, A. Shaykin, E. Khazanov, Opt. Express 29, 28297 (2021).
  24. A. Shaykin, V. Ginzburg, I. Yakovlev, A. Kochetkov, A. Kuzmin, S. Mironov, I. Shaikin, S. Stukachev, V. Lozhkarev, A. Prokhorov, and E. Khazanov, High Power Laser Sci. Eng. 9, E54 (2021).
  25. A. Soloviev, A. Kotov, M. Martyanov et al. (Collaboration), Opt. Express 30, 40584 (2022).
  26. V. Ginzburg, I. Yakovlev, A. Zuev, A. Korobeynikova, A. Kochetkov, A. Kuzmin, S. Mironov, A. Shaykin, I. Shaikin, E. Khazanov, and G. Mourou, Phys. Rev. A 101, 013829 (2020).
  27. C. Nieter, J. R. Cary, J.Comput. Phys. 196, 448 (2004).
  28. E. Esarey, C. B. Schroeder, W. P. Leemans, Rev. Mod. Phys. 81, 1229 (2009).
  29. S. P. D. Mangles, G. Genoud, M. S. Bloom, M. Burza, Z. Najmudin, A. Persson, K. Svensson, A. G. R. Thomas, and C.-G. Wahlstr¨om, Phys. Rev. ST Accel. Beams 15, 011302 (2012).
  30. M. G. Lobok, A. V. Brantov, D. A. Gozhev, and V. Yu. Bychenkov, Plasma Phys. Control. Fusion 60, 084010 (2018).
  31. J. Faure, Y. Glinec, A. Pukhov, S. Kiselev, S. Gordienko, E. Lefebvre, J.-P. Rousseau, F. Burgy, and V. Malka, Nature 431, 541 (2004).
  32. A. Pukhov, S. Gordienko, S. Kiselev, and I. Kostyukov, Plasma Phys. Control. Fusion 46, B179 (2004).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2023 Российская академия наук

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».