Charakterizace plazmových vln generovaných intenzívními laserovými impulzy

Abstract

Dosiahnutie generácie vysoko intenzívnych laserových impulzov umož- ňuje v dnešnej dobe vytvorenie urýchľovača častíc s vysokými gradientmi poľa, a teda s kompaktným a veľmi účinným urýchľovaním v porovnaní s konvenčnými typmi urýchľovačov. V rámci tejto práce je zhrnutých niekoľko metód laserového urýchľovania elektrónov v plazme, hlavne dva režimy urýchľovania brázdovou vl- nou, lineárny a bublinový režim. Taktiež je popísaná základná fyzika generovania brázdovej vlny v podkritickej plazme. Vývoj brázdových vĺn je kľúčovou súčasťou pochopenia všetkých plazmových urýchľovačov poháňaných laserovým impulzom. Zahrnuté je aj detailné porovnanie medzi diagnostickými metódami brázdovej vlny. V práci sú zároveň opísané a porovnané dve najzákladnejšie metódy rekonštrukcie obrazu, a to spätná projekcia a filtrovaná spätná projekcia. V závere je navrhnutá najefektívnejšia konfigurácia projekcií založených na počiatočných uhlových para- metroch pomocou indexu štrukturálnej podobnosti (SSIM) s použitím MATLAB knižnice.

Nowadays, achieving the generation of high-intensity laser pulses enables the construction of a particle accelerator with very high field gradients and thus compact, and very efficient acceleration compared to the conventional types of ac- celerators. Several methods of laser-driven plasma-based electron acceleration are described. Mostly, two regimes laser wakefield acceleration, linear and bubble re- gimes, are explained. The basic physics of plasma wakefield wave generation in underdense plasma is also reviewed. The evolution of plasma wake is a key element of understanding laser-driven plasma wakefield accelerators. A detailed comparison between the optical diagnostics of laser wakefield structure is presented here. Two of the most fundamental projection reconstruction methods, backprojection and fil- tered back projection, are described and compared. In conclusion, we propose the most effective configuration of projections based on initial angular parameters using structural similarity index (SSIM) using MATLAB library.