High Power Laser Science and Engineering, Volume. 8, Issue 2, 02000e15(2020)

Relativistic electron acceleration by surface plasma waves excited with high intensity laser pulses

X. M. Zhu1, R. Prasad2, M. Swantusch2, B. Aurand2, A. A. Andreev3, O. Willi2, and M. Cerchez2、*
Author Affiliations
  • 1Institut für Laser und Plasmaphysik, Heinrich-Heine-Universit?t Düsseldorf, Universit?tsstr. 1, Düsseldorf, 40225, Germany
  • 2Institut für Laser und Plasmaphysik, Heinrich-Heine-Universit?t Düsseldorf, Universit?tsstr. 1, Düsseldorf, 40225, Germany
  • 3Saint Petersburg State University, 7-9 Universitetskaya Nab., Saint Petersburg, 199034, Russia
  • show less
    References(46)

    [1] A. Macchi, A. Sgattoni, S. Sinigardi, M. Borghesi, M. Passoni. Plasma Phys. Control. Fusion, 55(2013).

    [2] S. Steinke, A. Henig, M. Schnürer, T. Sokollik, P. V. Nickles, D. Jung, D. Kiefer, R. Hörlein, J. Schreiber, T. Tajima, X. Q. Yan, M. Hegelich, J. Meyer-ter-Vehn, W. Sandner, D. Habs. Laser Part. Beams, 28, 215(2010).

    [3] D. Riley. Plasma Phys. Control. Fusion, 60(2018).

    [4] M. Bailly-Grandvaux, J. J. Santos, C. Bellei, P. Forestier-Colleoni, S. Fujioka, L. Giuffrida, J. J. Honrubia, D. Batani, R. Bouillaud, M. Chevrot, J. E. Cross, R. Crowston, S. Dorard, J. L. Dubois, M. Ehret, G. Gregori, S. Hulin, S. Kojima, E. Loyez, J. R. Marques, A. Morace, P. Nicolai, M. Roth, S. Sakata, G. Schaumann, F. Serres, J. Servel, V. T. Tikhonchuk, N. Woolsey, Z. Zhang. Nat. Commun., 9, 102(2018).

    [5] U. Teubner, P. Gibbon. Rev. Mod. Phys., 81, 445(2009).

    [6] M. Tabak, J. Hammer, M. E. Glinsky, W. L. Kruer, S. C. Wilks, J. Woodworth, E. M. Campbell, M. D. Perry. Phys. Plasmas, 1, 1626(1994).

    [7] R. Kodama, P. A. Norreys, K. Mima, A. E. Dangor, R. G. Evans, H. Fujita, Y. Kitagawa, K. Krushelnick, T. Miyakoshi, N. Miyanaga, T. Norimatsu, S. J. Rose, T. Shozaki, K. Shigemori, A. Sunahara, M. Tampo, K. A. Tanaka, Y. Toyama, T. Yamanaka, M. Zepf. Nature, 412, 798(2001).

    [8] I. Prencipe, J. Fuchs, S. Pascarelli, D. W. Schumacher, R. B. Stephens, N. B. Alexander, R. Briggs, M. Büscher, M. O. Cernaianu, A. Choukourov, M. D. Marco, A. Erbe, J. Fassbender, G. Fiquet, P. Fitzsimmons, C. Gheorghiu, J. Hund, L. G. Huang, M. Harmand, N. J. Hartley, A. Irman, T. Kluge, Z. Konopkova, S. Kraft, D. Kraus, V. Leca, D. Margarone, J. Metzkes, K. Nagai, W. Nazarov, P. Lutoslawski, D. Papp, M. Passoni, A. Pelka, J. P. Perin, J. Schulz, M. Smid, C. Spindloe, S. Steinke, R. Torchio, C. Vass, T. Wiste, R. Zaffino, K. Zeil, T. T. U. Schramm, T. E. Cowan. High Power Laser Sci. Eng., 5, e17(2017).

    [9] M. Cerchez, M. Swantusch, M. Toncian, X. Zhu, R. Prasad, T. Toncian, C. Rödel, O. Jäckel, G. G. Paulus, A. Andreev, O. Willi. Appl. Phys. Lett., 112(2018).

    [10] M. Cerchez, A. L. Giesecke, C. Peth, M. Toncian, B. Albertazzi, J. Fuchs, O. Willi, T. Toncian. Phys. Rev. Lett., 110(2013).

    [11] A. L. Giesecke, C. Peth, T. Toncian, O. Willi, M. Cerchez. Laser Part. Beams, 37, 12(2019).

    [12] A. Sgattoni, L. Fedeli, G. Cantono, T. Ceccotti, A. Macchi. Plasma Phys. Control. Fusion, 58(2016).

    [13] A. Macchi. Phys. Plasmas, 25(2018).

    [14] L. Fedeli, A. Formenti, L. Cialfi, A. Sgattoni, G. Cantono, M. Passoni. Plasma Phys. Control. Fusion, 60(2018).

    [15] J. M. Pitarke, V. M. Silkin, E. V. Chulkov, P. M. Echenique. Rep. Prog. Phys., 70, 1(2007).

    [16] M. Stockman. Opt. Express, 19(2011).

    [17] L. Fedeli, A. Sgattoni, G. Cantono, D. Garzella, F. Réau, I. Prencipe, M. Passoni, M. Raynaud, M. Kveton, J. Proska, A. Macchi, T. Ceccotti. Phys. Rev. Lett., 116(2016).

    [18] C. Riconda, M. Raynaud, T. Vialis, M. Grech. Phys. Plasmas, 22(2015).

    [19] S. Kahaly, S. K. Yadav, W. M. Wang, S. Sengupta, Z. M. Sheng, A. Das, P. K. Kaw, G. R. Kumar. Phys. Rev. Lett., 101(2008).

    [20] P. K. Kaw, J. B. McBride. Phys. Fluids, 13, 1784(1970).

    [21] M. Raynaud, J. Kupersztych, C. Riconda, J. Adam, A. Heron. Phys. Plasmas, 14(2007).

    [22] A. Bigongiari, M. Raynaud, C. Riconda, A. Héron. Phys. Plasmas, 20(2013).

    [23] G. Cantono, A. Sgattoni, L. Fedeli, D. Garzella, F. Reau, C. Riconda, A. Macchi, T. Ceccotti. Phys. Plasmas, 17(2018).

    [24] G. Cantono, L. Fedeli, A. Sgattoni, A. Denoeud, L. Chopineau, F. Reau, T. Ceccotti, A. Macchi. Phys. Rev. Lett., 120(2018).

    [25] T. Ceccotti, V. Floquet, A. Sgattoni, A. Bigongiari, O. Klimo, M. Raynaud, C. Riconda, A. Heron, F. Baffigi, L. Labate, L. A. Gizzi, L. Vassura, J. Fuchs, M. Passoni, M. Květon, F. Novotny, M. Possolt, J. Prokůpek, J. Proška, J. Pšikal, L. Štolcová, A. Velyhan, M. Bougeard, P. D’Oliveira, O. Tcherbakoff, F. Réau, P. Martin, A. Macchi. Phys. Rev. Lett., 111(2013).

    [26] S. Bagchi, P. P. Kiran, W. M. Wang, Z. M. Sheng, M. K. Bhuyan, M. Krishnamurthy, G. R. Kumar. Phys. Plasmas, 19(2012).

    [27] M. Kauranen, A. V. Zayats. Nat. Photonics, 6(2012).

    [28] C. Liu, V. Tripathi, X. Shao, T. Liu. Phys. Plasmas, 22(2015).

    [29] A. A. Andreev, K. Y. Platonov, R. E. E. Salomaa. Phys. Plasmas, 9, 581(2002).

    [30] M. Cerchez, R. Prasad, B. Aurand, A. L. Giesecke, S. Spickermann, S. Brauckmann, E. Aktan, M. Swantusch, M. Toncian, T. Toncian, O. Willi. High Power Laser Sci. Eng., 7, e37(2019).

    [31] O. Willi, M. Behmke, L. Gezici, B. Hidding, R. Jung, T. Königstein, A. Pipahl, J. Osterholz, G. Pretzler, A. Pukhov, T. Toncian, M. Toncian, M. Heyer, O. Jäckel, M. Kübel, G. G. Paulus, C. Rödel, H. P. Schlenvoigt, W. Ziegler, M. Büscher, A. Feyt, A. Lehrach, H. Ohm, G. Oswald, N. Raab, M. Ruzzo, M. Seltmann, Q. Zhang. Plasma Phys. Control. Fusion, 51(2009).

    [32] F. Ingenito, P. Andreoli, D. Batani, G. Boutoux, M. Cipriani, F. Consoli, G. Cristofari, A. Curcio, R. D. Angeli, G. Di Giorgio, J. Ducret, P. Forestier-Colleoni, S. Hulin, K. Jakubowska, N. Rabhi. J. Instrum., 11(2016).

    [33] B. Hidding, G. Pretzler, M. Clever, F. Brandl. Rev. Sci. Instrum., 78(2007).

    [34] K. A. Tanaka. Rev. Sci. Instrum., 76(2005).

    [35] A. Ricci, A. Jullien, J.-P. Rousseau, Y. Liu, A. Houard, P. Ramirez, D. Papadopoulos, A. Pellegrina, P. Georges, F. Druon, N. Forget, R. Lopez-Martens. Rev. Sci. Instrum., 84(2013).

    [36] C. Ziener, P. S. Foster, E. J. Divall, C. J. Hooker, M. H. R. Hutchinson, A. J. Langley, D. Neely. J. Appl. Phys., 93, 768(2003).

    [37] B. Dromey, S. Kar, M. Zepf, P. Foster. Rev. Sci. Instrum., 75, 645(2004).

    [39] M. Behmke, D. an der Bruegge, C. Rödel, M. Cerchez, D. Hemmers, M. Heyer, O. Jäckel, M. Kübel, G. G. Paulus, G. Pretzler, A. Pukhov, M. Toncian, T. Toncian, O. Willi. Phys. Rev. Lett., 106(2011).

    [40] M. Chen, Z.-M. Sheng, J. Zhang. Phys. Plasmas, 13(2006).

    [41] M. Thevenet, A. Leblanc, S. Kahaly, H. Vincenti, A. Vernier, F. Quere, J. Faure. Nat. Phys., 12, 355(2016).

    [42] Y. T. Li, X. H. Yuan, M. H. Xu, Z. Y. Zheng, Z. M. Sheng, M. Chen, Y. Y. Ma, W. X. Liang, Q. Z. Yu, Y. Zhang, F. Liu, Z. H. Wang, Z. Y. Wei, W. Zhao, Z. Jin, J. Zhang. Phys. Rev. Lett., 96(2006).

    [43] T. D. Arber, K. Bennett, C. S. Brady, A. Lawrence-Douglas, M. G. Ramsay, N. J. Sircombe, P. Gillies, R. Evan, H. Schmitz, A. R. Bell, C. Ridgers. Plasma Phys. Control. Fusion, 57(2015).

    [44] T. Ma, H. Sawada, P. Patel, C. Chen, L. Divol, D. Higginson, A. Kemp, M. Key, D. Larson, S. L. Pape, A. Link, A. Macphee, H. Mclean, Y. Ping, R. Stephens, S. C. Wilks, F. Beg. Phys. Rev. Lett., 108(2012).

    [45] S. C. Wilks, W. L. Kruer, M. Tabak, A. B. Langdon. Phys. Rev. Lett., 69, 1383(1992).

    [46] K. A. Ivanov, S. A. Shulyapov, P. A. Ksenofontov, I. N. Tsymbalov, R. V. Volkov, A. B. Savel’ev, A. V. Brantov, V. Y. Bychenkov, A. A. Turinge, A. M. Lapik, A. V. Rusakov, R. M. Djilkibaev, V. C. Nedorezov. Phys. Plasmas, 21(2014).

    Tools

    Get Citation

    Copy Citation Text

    X. M. Zhu, R. Prasad, M. Swantusch, B. Aurand, A. A. Andreev, O. Willi, M. Cerchez. Relativistic electron acceleration by surface plasma waves excited with high intensity laser pulses[J]. High Power Laser Science and Engineering, 2020, 8(2): 02000e15

    Download Citation

    EndNote(RIS)BibTexPlain Text
    Save article for my favorites
    Paper Information

    Category: Research Articles

    Received: Jul. 26, 2019

    Accepted: Mar. 16, 2020

    Posted: Mar. 23, 2020

    Published Online: Apr. 30, 2020

    The Author Email: M. Cerchez (mirela.cerchez@hhu.de)

    DOI:10.1017/hpl.2020.14

    Topics