pic-моделирование ускорения ионов из тонких фольг под

XL Международная (Звенигородская) конференция по физике плазмы и УТС, 11 – 15 февраля 2013 г.
PIC-МОДЕЛИРОВАНИЕ УСКОРЕНИЯ ИОНОВ ИЗ ТОНКИХ ФОЛЬГ ПОД
ВОЗДЕЙСТВИЕМ ФЕМТОСЕКУНДНЫХ ЛАЗЕРНЫХ ИМПУЛЬСОВ С КРУГОВОЙ
ПОЛЯРИЗАЦИЕЙ В РЕЖИМЕ ДАВЛЕНИЯ ИЗЛУЧЕНИЯ
1,2
Пугачев Л.П., 1,2Левашов П.Р., 1,2Андреев Н.Е., 1Баранов В.Е.
Объединенный институт высоких температур РАН, Москва, Россия,
[email protected]
2
Московский физико-технический институт (государственный университет), Москва,
Россия
1
В работе проводится одномерное и трехмерное PIC-моделирование ускорение ионов из
тонких фольг под воздействием мощного фемтосекундного лазерного импульса в режиме
давления излучения (RPDA) или режиме лазерного поршня [Error! Reference source not
found.]. Если интенсивность лазерного излучения чрезвычайно высока ( a0  eE0 / mc0  1 ,
где e и me — заряд и масса электрона, c — скорость света,  0 — лазерная частота), то
давление излучения может являться очень эффективным механизмом ускорения. Требования
к интенсивности лазерного импульса могут быть значительно снижены при использовании
круговой поляризации (для значительного уменьшения нагрева электронов) [2, 3, 4].
Моделирование в работе проводится для импульсов с круговой поляризацией, длиной
волны в диапазоне   0.8  1 мкм, интенсивностью I 0  5  1019  2  10 21 Вт/см2 ( a0  4  40 ),
длительностью  FW HM  50  100 фс, и фольг с толщиной d  5  150 нм. Приводятся графики
фазовых плоскостей и энергетических спектров ионов в процессе ускорения, определяются
угловая расходимость пучка ионов и эффективность преобразования энергии. Результаты
сравниваются с теоретическими оценками. Моделирование проводилось с помощью PICкода VLPL [5].
Работа выполнена при поддержке РФФИ (проект № 12-02-31688).
Литература
[1]. Esirkepov T., Borgeshi M., Bulanov S. et al. Highly efficient relativistic-ion generation in the
laser-piston regime // Phys. Rev. Lett. 2004. V. 92, N. 17. P. 175003.
[2]. Klimo O., Psikal J., Limpouch J., Tikhonchuk V. T. Monoenergetic ion beams from ultrathin
foils irradiated by ultrahigh-contrast circularly polarized laser pulses // Phys. Rev. ST Accel.
Beams. 2008. V. 11. P. 031301.
[3]. Robinson A. P. L., Zepf M., Kar S., Evans R. G., Bellei C. Radiation pressure acceleration of
thin foils with circularly polarized laser pulses // New J. Phys. 2008. V. 10. P. 013021.
[4]. Henig A., Steinke S., Schnurer M. et al. Radiation-Pressure acceleration of Ion Beams Driven
by Circularly Polarized Laser Pulses // Phys. Rev. Lett. 2009. V. 103. P. 245003.
[5]. A. Pukhov, 3D electromagnetic relativistic particle-in-cell code vlpl (virtual laser plasma lab).
// J. Plasma Phys. 1999. V. 61. P.425.
1