Laser Wakefield Electron Acceleration: A Novel Approach Employing Supersonic Microjets and Few-Cycle Laser Pulses

این پایان نامه شتاب چند سیکلی الکترون های لیزری را در پلاسمای تولید شده توسط لیزر پوشش می دهد. این فرآیند، که به عنوان شتاب میدان ویکفیلد لیزری (LWFA) شناخته می‌شود، برای تولید شیب‌های شتاب‌دهنده در مجاورت چندین گیگاولت بر متر، چهار مرتبه بزرگ‌تر از آن چیزی است که توسط شتاب‌دهنده‌های معمولی به دست می‌آید، بر امواج پلاسمایی با رانش قوی متکی است. این پایان نامه نشان می دهد که پالس های لیزری با مدت زمان فوق کوتاه 8 fs و توان پیک 6 TW امکان تولید انرژی الکترون تا 50 MeV را از طریق LWFA می دهند. ویژگی‌های خاص پالس‌های الکترونی شتاب‌دار لیزری، یعنی مدت زمان پالس بسیار کوتاه، درخشندگی بالا و چگالی بار بالا، امکانات جدیدی را در بسیاری از کاربردهای این پرتوهای الکترونی باز می‌کند.

This thesis covers the few-cycle laser-driven acceleration of electrons in a laser-generated plasma. This process, known as laser wakefield acceleration (LWFA), relies on strongly driven plasma waves for the generation of accelerating gradients in the vicinity of several 100 GV/m, a value four orders of magnitude larger than that attainable by conventional accelerators. This thesis demonstrates that laser pulses with an ultrashort duration of 8 fs and a peak power of 6 TW allow the production of electron energies up to 50 MeV via LWFA. The special properties of laser accelerated electron pulses, namely the ultrashort pulse duration, the high brilliance, and the high charge density, open up new possibilities in many applications of these electron beams.