组合激光脉冲激发的尾场加速电子和介电光栅加速器装置材料的数值研究

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1、硕士研究生学位论文新疆大学论文题目(中文)：组合激光脉冲激发的尾场加速电子和介电光栅加速器装置材料的数值研究论文题目(外文)：Numericalinvestigationofelectronaccelerationinthewakefielddrivenbycombinedlaserpulsesandlikelymaterialsassubstratefordielectricgratingaccelerators研究生姓名：西日艾·买买提学科、专业：理论物理研究方向：激光加速导师姓名职称：沙依甫加马力•达吾来提教授；谢柏松研究员论文答辩日期年月日学位授予日期年月日新疆大学硕士研究

2、生学位论文摘要这篇论文包括加速机制完全不同的两种激光加速方面的一些数值研究：组合激光脉冲激发的尾场中加速电子的数值研究；介电光栅激光加速器装置材料的数值研究。1）基于等离子体的激光粒子加速器是减少现有的基于微波技术的传统加速器的庞大尺寸和成本的有效途径。由于等离子体本身是电离状态，所以它不存在电场破坏阈值。很多实验已经验证了激光尾场有高达∼100GeV/m的加速梯度。本文通过数值和解析方法分析了对称强激光脉冲和弱激光脉冲的前后结合所形成的混合激光激发的尾场的参数对尾场势的影响。讨论了在弱脉冲的位置有所改动的条件下，尾场最大和最小势随激光脉冲各参数变化的敏感度。我们还讨论了脉冲的非对

3、称性对尾场加速的影响。2）基于介电装置的激光加速器是实现紧缩性粒子加速器的另一种很好的选择。介电激光加速器能够提供∼GeV/m加速梯度和阿秒级别的束流，所以它在很多领域有广泛的应用。我们用数值的方法研究了由Al2O3和Y2O3制造的介电光栅装置的加速梯度。给出了最优化介电光栅柱高度和真空加速通道宽度。讨论了这种装置对外注入电子初始能量的要求。关键词：激光尾场加速；组合激光脉冲；非对称激光脉冲；介电光栅激光加速器I新疆大学硕士研究生学位论文AbstractThisthesishaveincludedtwosmalltopics:Numericalinvestigationofelec

4、tronaccelerationinthewakefielddrivenbycombinedlaserpulses;Numericalinvestigationoflikelymaterialsasasubstratefordielectricgratingstructures.1)PlasmabasedLaserparticleacceleratorshaveagreatpotentialtodecreasethesizeandcostofconventionalacceleratorswhicharebasedonmicro-wavetechnology.Plasmadoesn

5、’thaveanelectricfieldbreakdownthresholdvalue,sinceitisanionizedmedium.Manyexperimentsprovedthesuper-highacceleratinggradient(upto∼100GeV/m)ofthelaserwakefield.Inthisthesis,electronaccelerationinthefirstcycleofaplasmawakefielddrivenbycombinedtwolaserpulseswithdifferentintensityandpulsedurationi

6、sinvestigatedanalyticallyandnumerically.Itisfoundthatthecombinedlaserpulsescanefficientlymodifytheplasmawakefieldpotentialandphaseportraitoftheelectrondynamics.Theoptimumcombinationoftwolaserpulsestomaximizethenetenergygainoftheacceleratedelectronsisdiscussed.Theeffectofasymmetryoflaserpulseso

7、ntheelectronwakefieldaccelerationisalsostudied.2)Structurebaseddielectriclaseracceleratorsarealsoconsideredanotherattractivewaytorealizecompactaccelerators.Dielectriclaseraccelerators(DLAs)showgreatpotentialforanumberofapplications,asth