Relativistická transparence pevných terčů a její využití pro zvýšení kontrastu ultra-intenzivního laserového impulsu

Abstract

Cílem této práce je prozkoumat jev relativistické transparence pevných terčů při interakcích laserového záření s plazmatem pomocí 1D simulací. V práci je shrnutí teorie popisující interakce laserového záření s plazmatem. Je popsán algoritmus Particle-In-Cell metody a kód EPOCH, který byl použit k realizaci 1D simulací. V simulacích se zkoumaly stavy terčů a profily laserových pulsů po interakci laserového záření s plazmatem, zejména vliv tloušťky terče na energetický profil laserového pulsu. Kromě tloušťky terče je pro transparenci důležitá elektronová hustota terče, intenzita laserového záření ale i délka pulsu, jež ovlivňuje expanzi terče, což pak také přispívá k transparenci. Pro intenzitu laserového záření 1022 W*cm-2 a délku pulsu 60 fs je DLC folie o tloušťce 50 nm transparentní z 52% a prošlý laserový puls má 3-krát strmější narůst amplitudy elektrického pole, než puls původní.

The main goal of this thesis is to study relativistic transparency of solid targets in laser-plasma interactions through 1D simulations. The thesis summarizes theoretical basis of such interactions. The Particle-In-Cell method and the EPOCH code, which was used for 1D simulations, are described. The states of the targets and the laser pulse profiles after the laser-plasma interactions are studied, in particular, the impact of the target's width on the profile of the laser pulse. Besides width, the target's electron density, laser pulse intensity and duration, which has an effect on plasma's expansion, are crucial for transparency. For laser pulse of intensity 1022 W*cm-2 and duration 60 fs a 50 nm wide target is 52% transparent and generates laser pulse with 3 times faster increase of electric field amplitude.