Horké elektrony generované femtosekundovými laserovými svazky dopadajícími na hustý ionizovaný terč

Abstract

Při interakci femtosekundových laserových impulzů o intenzitě přesahující 1018 W/cm2 s ionizovanými tenkými terči dochází ke generaci populace horkých eletronů o relativistických energiích. Přesto, že mechanismy jejich generace jsou známé od osmdesátých let, jejich popis, který by byl schopný dostatečně přesně předpovědět jejich vlastnosti v závislosti na parametrech experimentu není doposud dostupný. Tato práce popisuje tyto mechanismy pomocí numerických simulací. Pro případ kolmého dopadu impulzu na terč je demonstrován výrazný vliv předplazmatu na interakci. Elektrony oscilující v poli dopadajícího impulzu jsou urychleny až když se před terčem vytvoří stojatá vlna superpozicí dopadající a odražené vlny. U intenzity 1021 W/cm2 je pozorován nový typ injekce elektronů do stojaté vlny. V případě laserového svazku dopadajícího pod úhlem 75 je nově vysvětlen mechanismus urychlování elektronů podél terče. Taky je demonstrována důležitost vlivu předplazmy na šíření laserového svazku.

When femtosecond laser pulse with intensities exceeding 1018 W/cm2 interacts with ionized thin foils, the population of hot electrons with relativistic energies is generated. Even though mechanisms of their generation are known since 1980s, their description is not sufficient for prediction of their properties depending on parameters of experiment. This work describes those mechanisms using numerical simulations. For the case of normal incidence of laser pulse, significant influence of preplasma on the interaction is demonstrated. Electrons oscillating in the field of incident pulse are accelerated when standing wave is created in front of the target due to superposition of incident and reflected wave. New type of electron injection to the standing wave is observed for intensity 1021 W/cm2 . When laser beam is incident with the angle 75 on target,the mechanism of accelerating electrons along the target is newly explained. The importance of preplasma influence on laser pulse propagation is also demonstrated.