Название статьи:
Численное моделирование электронных спектров в фокусе ультракороткого лазерного импульса
Авторы: Боровский А.В., доктор физико-математических наук, профессор, кафедра информатики и кибернетики, Байкальский государственный университет, 664003, г. Иркутск, ул. Ленина, 11,
andrei-borovskii@mail.ru,
Галкин А.Л., доктор физико-математических наук, заведующий сектором, Институт общей физики РАН им. А. М. Прохорова, 119991, г. Москва, ул. Вавилова, 38,
galkin@kapella.gpi.ru Для цитирования:
Боровский А. В. Численное моделирование электронных спектров в фокусе ультракороткого лазерного импульса / А. В. Боровский, А. Л. Галкин // Известия Иркутской государственной экономической академии. — 2015. — Т. 25, № 6. — С. 1115–1121. — DOI : 10.17150/1993-3541.2015.25(6).1115-1121.
В рубрике:
МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ, СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ
Год: 2015 Том: 25 Номер журнала: 6
Страницы: 1115-1121
Тип статьи: Научная статья
УДК: 535.3; 531.1
DOI: 10.17150/1993-3541.2015.25(6).1115-1121
Аннотация:
В статье представлено численное решение задачи ускорения электронов без учета взаимодействия зарядов в фокусе гауссова лазерного импульса в рамках модели усредненного релятивистского уравнения Гамильтона-Якоби. С применением метода Монте-Карло рассчитаны двумерные спектры ускоренных электронов, при этом решено 0,8 млн обыкновенных дифференциальных уравнений, описывающих дрейфовое движение электронов внутри ультракороткого неоднородного лазерного импульса. Вводилась вторичная сетка для ускоренных электронов - (остаточная кинетическая энергия, зенитный угол), насчитывающая 1 600 ячеек. Начальная лагранжевская сетка имела вид вытянутого цилиндра, длина которого выбиралась из условий достаточности вклада в результирующие спектры. Показано, что для длинных лазерных импульсов при интенсивностях меньших релятивистских значений ускорение электронов происходит преимущественно под большими углами к оси фокусирующей системы. При острой фокусировке лазерного излучения и достижении релятивистских интенсивностей в фокусе начинают выполняться условия применимости строгого уравнения Гамильтона-Якоби. Обнаружена неприменимость в этих условиях модели одномерного ускорения электронов вдоль оси фокусирующей системы.
Ключевые слова: ускорение электронов в фокусе ультракороткого релятивистского лазерного импульса, усредненное релятивистское уравнение Гамильтона-Якоби, метод Монте-Карло, электронные спектры
Информация о статье: Дата поступления 25 сентября 2015 г.; дата принятия к печати 9 октября 2015 г.; дата онлайн-размещения 30 декабря 2015 г.
Список цитируемой литературы: - Боровский А. В. Математические модели, основанные на релятивистском уравнении Гамильтона-Якоби в лазерной физике / А. В. Боровский, А. Л. Галкин // Известия Иркутской государственной экономической академии. - 2015. - Т. 25, № 1. - С. 141-148. - DOI : 10.17150/1993-3541.2015.25(1).141-148.
- Боровский А. В. Численное моделирование ускорения электронов в фокусе ультракороткого лазерного импульса с применением усредненного релятивистского уравнения Гамильтона-Якоби / А. В. Боровский, А. Л. Галкин // Известия Иркутской государственной экономической академии. - 2015. - Т. 25, № 3. - С. 526-532. - DOI : 10.17150/1993-3541.2015.25(3).526-532.
- Вайнштейн Л. А. Электромагнитные волны, радио и связь / Л. А. Вайнштейн. - М. : Радио и связь, 1990. - 440 с.
- Калиткин Н. Н. Численные методы / Н. Н. Калиткин. - M. : Наука, 1978. - 512 с.
- Borovskiy A. V. Two-dimensional angular - energy spectrum of electrons accelerated by the ultra-short relativistic laser pulse / A. V. Borovskiy, A. L. Galkin, M. P. Kalashnikov // Physics of Plasmas. - 2015. - Vol. 22, no. 4. - P. 043-107. - DOI : 10.1063/1.4917232.
- Direct acceleration of electrons in a relativistic optical field: diagnostics of laser intensity / M. Kalashnikov, A. Andreev, A. Galkin, K. Ivanov, V. Korobkin, M. Romanovsky, O. Shiryaev // The Eighth International Conference on Inertial Fusion Sciences and Applicationc (IFSA-2013). Nara, Japan, September 8-13, 2013 (Oral presentation). - URL : http://www.ile.osaka-u.as.jp/ifsa13/common/data/abstractbook01.pdf.
- Electron vacuum acceleration by a tightly focused laser pulse / K. I. Popov, V. Yu. Bychenkov, W. Rozmus, R. D. Sydora // Physics of Plasmas. - 2008. - Vol. 15. - Р. 013-108. - DOI : 10.1063/1.2830651.
- Hu S. X. Laser acceleration of electrons to giga-electron-volt energies using highly charged ions / S. X. Hu, A. F. Starace // Physical Review E. - 2006. - Vol. 73, no. 6. - P. 066-502. - DOI : 10.1103/PhysRevE.73.066502.
- Maltsev A. Above Threshold Ionization in Tightly Focused, Strongly Relativistic Laser Fields / A. Maltsev, T. Ditmire // Physical Review Letters. - 2003. - Vol. 90, no. 5.
- Quesnel B. Theory and simulation of the interaction of ultraintense laser pulses with electrons in vacuum / B. Quesnel, P. Mora // Physical Review. - 1998. - Vol. 58, no. 3. - P. 3719-3732.
- Salamin Y. I. Electron scattering and acceleration by a tightly focused laser beam / Y. I. Salamin, G. R. Mocken, C. H. Keitel // Physical Review Special - Accelerators and Beams. - 2002. - Vol. 5, no. 10. - P. 9-22.
- Suppression of electron scattering by the longitudinal components of tightly focused laser fields / S. Masuda, M. Kando, H. Kotaki, K. Nakajima // Physics of Plasmas. - 2005. - Vol. 12. - P. 013-102. - DOI : 10.1063/1.1815000.