Accurate electron beam phase-space theory for ionization-injection schemes driven by laser pulses

Paolo Tomassini; Francesco Massimo; Luca Labate; Leonida A. Gizzi

doi:10.1017/hpl.2021.56

[1] T. Tajima, J. M. Dawson. Phys. Rev. Lett., 43, 267(1979).

[2] V. Malka, S. Fritzler, E. Lefebvre, M.-M. Aleonard, F. Burgy, J.-P. Chambaret, J.-F. Chemin, K. Krushelnick, G. Malka, S. P. D. Mangles, Z. Najmudin, M. Pittman, J.-P. Rousseau, J.-N. Scheurer, B. Walton, A. E. Dangor. Science, 298, 1596(2002).

[3] E. Esarey, C. B. Schroeder, W. P. Leemans. Rev. Mod. Phys., 81, 1229(2009).

[4] V. Malka. Phys. Plasmas, 19, 055501(2012).

[5] S. Bulanov, N. Naumova, F. Pegoraro, J. Sakai. Phys. Rev. E, 58, R5257(1998).

[6] H. Suk, N. Barov, J. B. Rosenzweig, E. Esarey. The Physics of High Brightness Beams(2000).

[7] T. Hosokai, K. Kinoshita, A. Zhidkov, K. Nakamura, T. Watanabe, T. Ueda, H. Kotaki, M. Kando, K. Nakajima, M. Uesaka. Phys. Rev. E, 67, 036407(2003).

[8] P. Tomassini, M. Galimberti, A. Giulietti, D. Giulietti, L. A. Gizzi, L. Labate, F. Pegoraro. Phys. Rev. ST Accel. Beams, 6, 121301(2003).

[9] K. Schmid, A. Buck, C. M. S. Sears, J. M. Mikhailova, R. Tautz, D. Herrmann, M. Geissler, F. Krausz, L. Veisz. Phys. Rev. ST Accel. Beams, 13, 091301(2010).

[10] A. Buck, J. Wenz, J. Xu, K. Khrennikov, K. Schmid, M. Heigoldt, J. M. Mikhailova, M. Geissler, B. Shen, F. Krausz, S. Karsch, L. Veisz. Phys. Rev. Lett., 110, 185006(2013).

[11] W. T. Wang, W. T. Li, J. S. Liu, Z. J. Zhang, R. Qi, C. H. Yu, J. Q. Liu, M. Fang, Z. Y. Qin, C. Wang, Y. Xu, F. X. Wu, Y. X. Leng, R. X. Li, Z. Z. Xu. Phys. Rev. Lett., 117, 124801(2016).

[12] K. K. Swanson, H.-E. Tsai, S. K. Barber, R. Lehe, H.-S. Mao, S. Steinke, J. van Tilborg, K. Nakamura, C. G. R. Geddes, C. B. Schroeder, E. Esarey, W. P. Leemans. Phys. Rev. Accel. Beams, 20, 051301(2017).

[13] J. Faure, C. Rechatin, A. Norlin, A. Lifschitz, Y. Glinec, V. Malka. Nature, 444, 737(2006).

[14] C. Rechatin, X. Davoine, A. Lifschitz, A. B. Ismail, J. Lim, E. Lefebvre, J. Faure, V. Malka. Phys. Rev. Lett., 103, 194804(2009).

[15] M. Hansson, B. Aurand, H. Ekerfelt, A. Persson, O. Lundh. Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. Sect. A Accel. Spectrom. Detect. Assoc. Equip., 829, 99(2016).

[16] L.-L. Yu, E. Esarey, C. B. Schroeder, J.-L. Vay, C. Benedetti, C. G. R. Geddes, M. Chen, W. P. Leemans. Phys. Rev. Lett., 112, 125001(2014).

[17] C. B. Schroeder, C. Benedetti, E. Esarey, M. Chen, W. P. Leemans. Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. Sect. A Accel. Spectrom. Detect. Assoc. Equip., 909, 149(2018).

[18] P. Tomassini, S. De Nicola, L. Labate, P. Londrillo, R. Fedele, D. Terzani, L. A. Gizzi. Phys. Plasmas, 24, 103120(2017).

[19] P. Tomassini, D. Terzani, F. Baffigi, F. Brandi, L. Fulgentini, P. Koester, L. Labate, D. Palla, L. A. Gizzi. Plasma Phys. Control. Fusion, 62, 014010(2019).

[20] P. Tomassini, D. Terzani, L. Labate, G. Toci, A. Chance, P. A. P. Nghiem, L. A. Gizzi. Phys. Rev. Accel. Beams, 22, 111302(2019).

[21] Y. Ma, D. Seipt, A. E. Hussein, S. Hakimi, N. F. Beier, S. B. Hansen, J. Hinojosa, A. Maksimchuk, J. Nees, K. Krushelnick, A. G. R. Thomas, F. Dollar. Phys. Rev. Lett., 124, 114801(2020).

[22] W. Wang, K. Feng, L. Ke, C. Yu, Y. Xu, R. Qi, Y. Chen, Z. Qin, Z. Zhang, M. Fang J. Liu, K. Jiang, H. Wang, C. Wang, X. Yang, F. Wu, Y. Leng, J. Liu, R. Li, Z. Xu. Nature, 595, 516(2021).

[23] R. W. Assmann, M. K. Weikum, T. Akhter, D. Alesini, A. S. Alexandrova, M. P. Anania, N. E. Andreev, I. Andriyash, M. Artioli, A. Aschikhin, T. Audet, A. Bacci, I. F. Barna, S. Bartocci, A. Bayramian, A. Beaton, A. Beck, M. Bellaveglia, A. Beluze, A. Bernhard, A. Biagioni, S. Bielawski, F. G. Bisesto, A. Bonatto, L. Boulton, F. Brandi, R. Brinkmann, F. Briquez, F. Brottier, E. Bründermann, M. Büscher, B. Buonomo, M. H. Bussmann, G. Bussolino, P. Campana, S. Cantarella, K. Cassou, A. Chancé, M. Chen, E. Chiadroni, A. Cianchi, F. Cioeta, J. A. Clarke, J. M. Cole, G. Costa, M.-E. Couprie, J. Cowley, M. Croia, B. Cros, P. A. Crump, R. D’Arcy, G. Dattoli, A. Del Dotto, N. Delerue, M. Del Franco, P. Delinikolas, S. De Nicola, J. M. Dias, D. Di Giovenale, M. Diomede, E. Di Pasquale, G. Di Pirro, G. Di Raddo, U. Dorda, A. C. Erlandson, K. Ertel, A. Esposito, F. Falcoz, A. Falone, R. Fedele, A. F. Pousa, M. Ferrario, F. Filippi, J. Fils, G. Fiore, R. Fiorito, R. A. Fonseca, G. Franzini, M. Galimberti, A. Gallo, T. C. Galvin, A. Ghaith, A. Ghigo, D. Giove, A. Giribono, L. A. Gizzi, F. J. Grüner, A. F. Habib, C. Haefner, T. Heinemann, A. Helm, B. Hidding, B. J. Holzer, S. M. Hooker, T. Hosokai, M. Hübner, M. Ibison, S. Incremona, A. Irman, F. Iungo, F. J. Jafarinia, O. Jakobsson, D. A. Jaroszynski, S. Jaster-Merz, C. Joshi, M. Kaluza, M. Kando, O. S. Karger, S. Karsch, E. Khazanov, D. Khikhlukha, M. Kirchen, G. Kirwan, C. Kitégi, A. Knetsch, D. Kocon, P. Koester, O. S. Kononenko, G. Korn, I. Kostyukov, K. O. Kruchinin, L. Labate, C. Le Blanc, C. Lechner, P. Lee, W. Leemans, A. Lehrach, X. Li, Y. Li, V. Libov, A. Lifschitz, C. A. Lindstrøm, V. Litvinenko, W. Lu, O. Lundh, A. R. Maier, V. Malka, G. G. Manahan, S. P. D. Mangles, A. Marcelli, B. Marchetti, O. Marcouillé, A. Marocchino, F. Marteau, A. M. de la Ossa, J. L. Martins, P. D. Mason, F. Massimo, F. Mathieu, G. Maynard, Z. Mazzotta, S. Mironov, A. Y. Molodozhentsev, S. Morante, A. Mosnier, A. Mostacci, A.-S. Müller, C. D. Murphy, Z. Najmudin, P. A. P. Nghiem, F. Nguyen, P. Niknejadi, A. Nutter, J. Osterhoff, D. O. Espinos, J.-L. Paillard, D. N. Papadopoulos, B. Patrizi, R. Pattathil, L. Pellegrino, A. Petralia, V. Petrillo, L. Piersanti, M. A. Pocsai, K. Poder, R. Pompili, L. Pribyl, D. Pugacheva, B. A. Reagan, J. Resta-Lopez, R. Ricci, S. Romeo, M. R. Conti, A. R. Rossi, R. Rossmanith, U. Rotundo, E. Roussel, L. Sabbatini, P. Santangelo, G. Sarri, L. Schaper, P. Scherkl, U. Schramm, C. B. Schroeder, J. Scifo, L. Serafini, G. Sharma, Z. M. Sheng, V. Shpakov, C. W. Siders, L. O. Silva, T. Silva, C. Simon, C. Simon-Boisson, U. Sinha, E. Sistrunk, A. Specka, T. M. Spinka, A. Stecchi, A. Stella, F. Stellato, M. J. V. Streeter, A. Sutherland, E. N. Svystun, D. Symes, C. Szwaj, G. E. Tauscher, D. Terzani, G. Toci, P. Tomassini, R. Torres, D. Ullmann, C. Vaccarezza, M. Valléau, M. Vannini, A. Vannozzi, S. Vescovi, J. M. Vieira, F. Villa, C.-G. Wahlström, R. Walczak, P. A. Walker, K. Wang, A. Welsch, C. P. Welsch, S. M. Weng, S. M. Wiggins, J. Wolfenden, G. Xia, M. Yabashi, H. Zhang, Y. Zhao, J. Zhu, A. Zigler. Eur. Phys. J. Spec. Topic, 229, 3675(2020).

[24] F. Albert, M.-E. Couprie, A. Debus, M. C. Downer, J. Faure, A. Flacco, L. A. Gizzi, T. Grismayer, A. Huebl, C. Joshi, M. Labat, W. P. Leemans, A. R. Maier, S. P. D. Mangles, P. Mason, F. Mathieu, P. Muggli, M. Nishiuchi, J. Osterhoff, P. P. Rajeev, U. Schramm, J. Schreiber, A. G. R. Thomas, J.-L. Vay, M. Vranic, K. Zeil. New J. Phys., 23, 2021(2020).

[25] P. Tomassini, A. R. Rossi. Plasma Phys. Control. Fusion, 58, 034001(2015).

[26] C. Benedetti, C. B. Schroeder, E. Esarey, C. G. R. Geddes, W. P. Leemans. AIP Conf. Proc., 1299, 250(2010).

[27] C. Benedetti, A. Sgattoni, G. Turchetti, P. Londrillo. IEEE Trans. Plasma Sci., 36, 1790(2008).

[28] D. Terzani, P. Londrillo. Comput. Phys. Commun., 242, 49(2019).

[29] J. Derouillat, A. Beck, F. Pérez, T. Vinci, M. Chiaramello, A. Grassi, M. Flé, G. Bouchard, I. Plotnikov, N. Aunai, J. Dargent, C. Riconda, M. Grech. Comput. Phys. Commun., 222, 351(2018).

[30] F. Massimo, A. Beck, J. Derouillat, I. Zemzemi, A. Specka. Phys. Rev. E, 102, 033204(2020).

[31] C. B. Schroeder, J.-L. Vay, E. Esarey, C. Benedetti, M. Chen, W. P. Leemans. Phys. Rev. ST Accel. Beams, 17, 101301(2014).

[32] D. Guénot, D. Gustas, A. Vernier, B. Beaurepaire, F. Böhle, M. Bocoum, M. Lozano, A. Jullien, R. Lopez-Martens, A. Lifschitz, J. Faure. Nat. Photonics, 11, 293(2017).

[33] J. Faure, D. Gustas, D. Guénot, A. Vernier, F. Böhle, M. Ouillé, S. Haessler, R. Lopez-Martens, A. Lifschitz. Plasma Phys. Control. Fusion, 61, 014012(2018).

[34] A. F. Lifschitz, V. Malka. New J. Phys., 14, 053045(2012).

[35] A. M. Perelomov, V. S. Popov, M. V. Terent’ev. Soviet J. Exp. Theor. Phys, 23, 924(1966).

[36] M. V. Ammosov, N. B. Delone, V. P. Krainov.

[37] G. L. Yudin, M. Y. Ivanov. Phys. Rev. A, 64, 013409(2001).

[38] R. Nuter, L. Gremillet, E. Lefebvre, A. Lévy, T. Ceccotti, P. Martin. Phys. Plasmas, 18, 033107(2011).

[39] M. Chen, E. Esarey, C. B. Schroeder, C. G. R. Geddes, W. P. Leemans. Phys. Plasmas, 19, 033101(2012).

[40] A. Zhidkov, N. Pathak, J. K. Koga, K. Huang, M. Kando, T. Hosokai. Phys. Rev. Res., 2, 013216(2020).

[41] J. J. Su, T. Katsouleas, J. M. Dawson, R. Fedele. Phys. Rev. A, 41, 3321(1990).

[42] X. L. Xu, J. F. Hua, F. Li, C. J. Zhang, L. X. Yan, Y. C. Du, W. H. Huang, H. B. Chen, C. X. Tang, W. Lu P. Yu, W. An, C. Joshi, W. B. Mori. Phys. Rev. Lett., 112, 035003(2014).

[43] R. Lehe, M. Kirchen, I. A. Andriyash, B. B. Godfrey, J.-L. Vay. Comput. Phys. Commun., 203, 66(2016).

[44] E. Esarey, P. Sprangle, J. Krall, A. Ting, G. Joyce. Phys. Fluids B, 5, 2690(1993).

[45] A. Pak, S. F. Martins, W. Lu, W. B. Mori, C. Joshi. Phys. Rev. Lett., 104, 025003(2010).

[46] A. Beck, J. Derouillat, M. Lobet, A. Farjallah, F. Massimo, I. Zemzemi, F. Perez, T. Vinci, M. Grech. Comput. Phys. Commun., 244, 246(2019).

[47] A. Lifschitz, X. Davoine, E. Lefebvre, J. Faure, C. Rechatin, V. Malka. J. Comput. Phys., 228, 1803(2008).

[48] I. Zemzemi, F. Massimo, A. Beck. J. Phys. Conf. Ser., 012054(2020).

[49] I. Zemzemi. , “High-performance computing and numerical simulation for laser wakefield acceleration with realistic laser profiles,” Theses (Institut Polytechnique de Paris, ).(2020).

[50] B. Quesnel, P. Mora. Phys. Rev. E, 58, 3719(1998).