Multi-pulse laser wakefield acceleration: a new route to efficient, high-repetition-rate plasma accelerators and high flux radiation sources
Multi-pulse laser wakefield acceleration: a new route to efficient, high-repetition-rate plasma accelerators and high flux radiation sources
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多脉冲激光尾场加速：高效、高重复率等离子体加速器和高通量辐射源的新途径
DOI：
10.1088/0953-4075/47/23/234003
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发表时间：
2014
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Hooker S
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Hooker S
激光驱动的等离子体加速器可以产生比射频加速器大三个数量级的加速梯度，并在厘米长的阶段实现了超过 1 GeV 的光束能量。然而，激光等离子体加速器的脉冲重复率和电光转换效率受到驱动激光器的限制，分别小于约 1 Hz 和 0.1%。在这里，我们研究了用低能量激光脉冲序列而不是单个高能量脉冲激发等离子体波的前景。以这种方式共振激发尾场将能够使用不同的技术，例如光纤或薄盘激光器，这些技术能够以数千赫兹的脉冲重复率运行，并且电光转换效率比当前激光系统高两个数量级。我们概述了高效、GeV 级、10 kHz 等离子体加速器的参数，并表明它们可以驱动紧凑的 X 射线源，其平均光子通量与第三代光源相当，但时间分辨率显着提高。同样，自由电子激光器 (FEL) 操作可以通过可比较的峰值功率来驱动，但重复率比现有的 FEL 明显更高。
Laser-driven plasma accelerators can generate accelerating gradients three orders of magnitude larger than radio-frequency accelerators and have achieved beam energies above 1 GeV in centimetre long stages. However, the pulse repetition rate and wall-plug efficiency of laser plasma accelerators is limited by the driving laser to less than approximately 1 Hz and 0.1% respectively. Here we investigate the prospects for exciting the plasma wave with trains of low-energy laser pulses rather than a single high-energy pulse. Resonantly exciting the wakefield in this way would enable the use of different technologies, such as fibre or thin-disc lasers, which are able to operate at multi-kilohertz pulse repetition rates and with wall-plug efficiencies two orders of magnitude higher than current laser systems. We outline the parameters of efficient, GeV-scale, 10 kHz plasma accelerators and show that they could drive compact x-ray sources with average photon fluxes comparable to those of third-generation light source but with significantly improved temporal resolution. Likewise free-electron laser (FEL) operation could be driven with comparable peak power but with significantly larger repetition rates than extant FELs.
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影响因子：
19.6
作者：
Fuchs, Matthias;Weingartner, Raphael;Gruener, Florian
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Gruener, Florian
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发表时间：
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J. Park
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G. Miano
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F. Albert
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Bartolini, R.