Efficient bright γ-ray vortex emission from a laser-illuminated light-fan-in-channel target

Hao Zhang; Jie Zhao; Yanting Hu; Qianni Li; Yu Lu; Yue Cao; Debin Zou; Zhengming Sheng; Francesco Pegoraro; Paul McKenna; Fuqiu Shao; Tongpu Yu

doi:10.1017/hpl.2021.29

[1] Y. Eisen, A. Shor, I. Mardor. Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. Sect. A Accel. Spectrom. Detect. Assoc. Equip., 428, 158(1999).

[2] J. Ganz. Gamma Knife Neurosurgery(2011).

[3] T. Brabec, F. Krausz. Rev. Modern Phys., 72, 545(2000).

[4] S. V. Bulanov, T. Z. Esirkepov, M. Kando, J. Koga, K. Kondo, G. Korn. Plasma Phys. Rep., 41, 1(2015).

[5] D. Habs, M. M. Günther, M. Jentschel, P. G. Thirolf. AIP Conf. Proc., 1462, 177(2012).

[6] O. Renner, F. B. Rosmej. Matter Radiat. Extremes, 4, 024201(2019).

[7] R. W. Schoenlein, W. P. Leemans, A. H. Chin, P. Volfbeyn, T. E. Glover, P. Balling, M. Zolotorev, K. J. Kim, S. Chattopadhyay, C. V. Shank. Astrophys. J., 274, 4(2003).

[8] K. T. Phuoc, S. Corde, C. Thaury, V. Malka, A. Tafzi, J. P. Goddet, R. C. Shah, S. Sebban, A. Rousse. Nat. Photon., 6, 308(2012).

[9] C. Yu, R. Qi, W. Wang, J. Liu, W. Li, C. Wang, Z. Zhang, J. Liu, Z. Qin, M. Fang, K. Feng, Y. Wu, Y. Tian, Y. Xu, F. Wu, Y. Leng, X. Weng, J. Wang, F. Wei, Y. Yi, Z. Song, R. Li, Z. Xu. Sci. Rep., 6, 29518(2016).

[10] S. Cipiccia, M. R. Islam, B. Ersfeld, R. P. Shanks, E. Brunetti, G. Vieux, X. Yang, R. C. Issac, S. M. Wiggins, G. H. Welsh, M. P. Anania, D. Maneuski, R. Montgomery, G. Smith, M. Hoek, D. J. Hamilton, N. R.C. Lemos, D. Symes, P. P. Rajeev, V. O. Shea, J. M. Dias, D. A. Jaroszynski. Nat. Phys., 7, 867(2011).

[11] N. D. Powers, I. Ghebregziabher, G. Golovin, C. Liu, S. Chen, S. Banerjee, J. Zhang, D. P. Umstadter. Nat. Photon., 8, 28(2014).

[12] S. Chen, N. D. Powers, I. Ghebregziabher, C. M. Maharjan, C. Liu, G. Golovin, S. Banerjee, J. Zhang, N. Cunningham, A. Moorti, S. Clarke, S. Pozzi, D. P. Umstadter. Phys. Rev. Lett., 110, 155003(2013).

[13] W. M. Wang, Z. M. Sheng, P. Gibbon, L. M. Chen, Y. T. Li, J. Zhang. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 115, 9911(2018).

[14] X.-L. Zhu, M. Chen, T.-P. Yu, S.-M. Weng, F. He, Z.-M. Sheng. Matter Radiat. Extremes, 4, 014401(2019).

[15] D. J. Stark, T. Toncian, A. V. Arefiev. Phys. Rev. Lett., 116, 185003(2016).

[16] Y.-J. Gu, M. Jirka, O. Klimo, S. Weber. Matter Radiat. Extremes, 4, 064403(2019).

[17] J. Wang, X. B. Li, L. F. Gan, Y. Xie, C. L. Zhong, C. T. Zhou, S. P. Zhu, X. T. He. Phys. Rev. Appl., 14, 014094(2020).

[18] Y. Lu, G.-B. Zhang, J. Zhao, Y.-T. Hu, H. Zhang, D.-A. Li, Q.-N. Li, Y. Cao, Y.-B. Wu, Y. Yin, F.-Q. Shao, T.-P. Yu. Opt. Express, 29, 8926(2021).

[19] T. P. Yu, A. Pukhov, Z. M. Sheng, F. Liu, G. Shvets. Phys. Rev. Lett., 110, 045001(2013).

[20] T. P. Yu, L. X. Hu, Y. Yin, F. Q. Shao, H. B. Zhuo, Y. Y. Ma, X. H. Yang, W. Luo, A. Pukhov. Appl. Phys. Lett., 105, 114101(2014).

[21] S. Fürhapter, A. Jesacher, S. Bernet, M. Ritsch-Marte. Opt. Express, 13, 689(2005).

[22] M. F. Andersen, C. Ryu, P. Cladé, V. Natarajan, A. Vaziri, K. Helmerson, W. D. Phillips. Phys. Rev. Lett., 97, 170406(2006).

[23] F. Tamburini, B. Thidé, G. Molina-Terriza, G. Anzolin. Nat. Phys., 7, 195(2011).

[24] M. Harwit. Astrophys. J., 597, 1266(2003).

[25] N. M. Elias. Astron. Astrophys., 492, 883(2008).

[26] F. Tamburini, A. Sponselli, B. Thidé, J. T. Mendonça. EPL, 90, 1303(2010).

[27] Y. Taira, M. Katoh. Astrophys. J., 860, 45(2018).

[28] Y. Shi, B. Shen, L. Zhang, X. Zhang, W. Wang, Z. Xu. Phys. Rev. Lett., 112, 235001(2014).

[29] W. Gong, B. Shen, L. Zhang, X. Zhang. New J. Phys., 21, 43022(2019).

[30] J. Vieira, R. M. G. M. Trines, E. P. Alves, R. A. Fonseca, J. T. Mendonça, R. Bingham, P. Norreys, L. O. Silva. Nat. Commun., 7, 10371(2016).

[31] G. Lehmann, K. H. Spatschek. Phys. Rev. Lett., 116, 225002(2016).

[32] A. Leblanc, A. Denoeud, L. Chopineau, G. Mennerat, P. Martin, F. Quéré. Nat. Phys., 13, 440(2017).

[33] X. Zhang, B. Shen, L. Zhang, J. Xu, X. Wang, W. Wang, L. Yi, Y. Shi. New J. Phys., 16, 123051(2014).

[34] J. Vieira, J. T. Mendonça. Phys. Rev. Lett., 112, 215001(2014).

[35] Y. Shi, J. Vieira, R. M. G. M. Trines, R. Bingham, B. F. Shen, R. J. Kingham. Phys. Rev. Lett., 121, 145002(2018).

[36] C. Baumann, A. Pukhov. Phys. Plasmas, 25, 083114(2018).

[37] L. X. Hu, T. P. Yu, H. Z. Li, Y. Yin, P. McKenna, F. Q. Shao. Opt. Lett., 43, 2615(2018).

[38] L. X. Hu, T. P. Yu, Z. M. Sheng, J. Vieira, D. B. Zou, Y. Yin, P. McKenna, F. Q. Shao. Sci. Rep., 8, 7282(2018).

[39] W. Wang, B. Shen, X. Zhang, L. Zhang, Y. Shi, Z. Xu. Sci. Rep., 5, 8274(2015).

[40] G. B. Zhang, M. Chen, C. B. Schroeder, J. Luo, M. Zeng, F. Y. Li, L. L. Yu, S. M. Weng, Y. Y. Ma, T. P. Yu, Z. M. Sheng, E. Esarey. Phys. Plasmas, 23, 033114(2016).

[41] G. B. Zhang, M. Chen, J. Luo, M. Zeng, T. Yuan, J. Y. Yu, Y. Y. Ma, T. P. Yu, L. L. Yu, S. M. Weng, Z. M. Sheng. J. Appl. Phys., 119, 103101(2016).

[42] W. P. Wang, C. Jiang, B. F. Shen, F. Yuan, Z. M. Gan, H. Zhang, S. H. Zhai, Z. Z. Xu. Phys. Rev. Lett., 122, 024801(2019).

[43] E. Hemsing, A. Marinelli. Phys. Rev. Lett., 109, 224801(2012).

[44] E. Hemsing, A. Knyazik, M. Dunning, D. Xiang, A. Marinelli, C. Hast, J. B. Rosenzweig. Nat. Phys., 9, 549(2013).

[45] X. Zhang, B. Shen, Y. Shi, X. Wang, L. Zhang, W. Wang, J. Xu, L. Yi, Z. Xu. Phys. Rev. Lett., 114, 173901(2015).

[46] Y.-T. Hu, J. Zhao, H. Zhang, Y. Lu, W.-Q. Wang, L.-X. Hu, F.-Q. Shao, T.-P. Yu. Appl. Phys. Lett., 118, 054101(2021).

[47] H. Zhang, G. B. Zhang, D. B. Zou, L. X. Hu, H. Y. Zhou, W. Q. Wang, X. R. Xu, K. Liu, Y. Yin, H. B. Zhuo, F. Q. Shao, T. P. Yu. Phys. Plasmas, 27, 053105(2020).

[48] L. B. Ju, C. T. Zhou, K. Jiang, T. W. Huang, H. Zhang, T. X. Cai, J. M. Cao, B. Qiao, S. C. Ruan. New J. Phys., 20, 063004(2018).

[49] Y.-Y. Chen, K. Z. Hatsagortsyan, C. H. Keitel. Matter Radiat. Extremes, 4, 024401(2019).

[50] J. W. Wang, M. Zepf, S. G. Rykovanov. Nat. Commun., 10, 5554(2019).

[51] W. P. Wang, C. Jiang, H. Dong, X. M. Lu, Z. Z. Xu. Phys. Rev. Lett., 125, 034801(2020).

[52] X. L. Zhu, T. P. Yu, M. Chen, S. M. Weng, Z. M. Sheng. New J. Phys., 20, 83013(2018).

[53] L. B. Ju, C. T. Zhou, T. W. Huang, K. Jiang, C. N. Wu, T. Y. Long, L. Li, H. Zhang, M. Y. Yu, S. C. Ruan. Phys. Rev. Appl., 12, 014054(2019).

[54] C. Liu, B. Shen, X. Zhang, Y. Shi, L. Ji, W. Wang, L. Yi, L. Zhang, T. Xu, Z. Pei, Z. Xu. Phys. Plasmas, 23, 093120(2016).

[55] Y. Y. Liu, Y. I. Salamin, Z. K. Dou, Z. F. Xu, J. X. Li. Opt. Lett., 45, 395(2020).

[56] Y. Y. Chen, J. X. Li, K. Z. Hatsagortsyan, C. H. Keitel. Phys. Rev. Lett., 121, 74801(2018).

[57] M. Katoh, M. Fujimoto, H. Kawaguchi, K. Tsuchiya, K. Ohmi, T. Kaneyasu, Y. Taira, M. Hosaka, A. Mochihashi, Y. Takashima. Phys. Rev. Lett., 118, 094801(2017).

[58] V. Petrillo, G. Dattoli, I. Drebot, F. Nguyen. Phys. Rev. Lett., 117, 123903(2016).

[59] U. D. Jentschura, V. G. Serbo. Phys. Rev. Lett., 106, 013001(2011).

[60] B. King, N. Elkina, H. Ruhl. Phys. Rev. A, 87, 042117(2013).

[61] D. D. Sorbo, D. Seipt, T. G. Blackburn, A. G. R. Thomas, C. D. Murphy, J. G. Kirk, C. P. Ridgers. Phys. Rev. A, 96, 043407(2017).

[62] G. A. Mourou, G. Korn, W. Sandner, J. L. Collier. ELI - Extreme Light Infrastructure White Book(2011).

[63] D. N. Papadopoulos, J. P. Zou, C. L. Blanc, G. Chériaux, P. Georges, F. Druon, G. Mennerat, P. Ramirez, L. Martin, A. Fréneaux, A. Beluze, N. Lebas, P. Monot, F. Mathieu, P. Audebert. High Power Laser Sci. Eng, 4(2016).

[64] W. Li, Z. Gan, L. Yu, C. Wang, Y. Liu, Z. Guo, L. Xu, M. Xu, Y. Hang, Y. Xu, J. Wang, P. Huang, H. Cao, B. Yao, X. Zhang, L. Chen, Y. Tang, S. Li, X. Liu, S. Li, M. He, D. Yin, X. Liang, Y. Leng, R. Li, Z. Xu. Opt. Lett., 43, 5681(2018).

[65] G. Doumy, F. Quéré, O. Gobert, M. Perdrix, P. Martin, P. Audebert, J. C. Gauthier, J.-P. Geindre, T. Wittmann. Phys. Rev. E, 69, 026402(2004).

[66] A Lévy, T. Ceccotti, P. D’Oliveira, F. Réau, M. Perdrix, F. Quéré, P. Monot, M. Bougeard, H. Lagadec, P. Martin, J.-P. Geindre, P. Audebert. Opt. Lett., 32, 310(2007).

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

[68] J. Snyder, L. L. Ji, K. M. George, C. Willis, G. E. Cochran, R. L. Daskalova, A. Handler, T. Rubin, P. L. Poole, D. Nasir, A. Zingale, E. Chowdhury, B. F. Shen, D. W. Schumacher. Phys. Plasmas, 26, 033110(2019).

[69] M. A. Purvis, V. N. Shlyaptsev, R. Hollinger, C. Bargsten, A. Pukhov, A. Prieto, Y. Wang, B. M. Luther, L. Yin, S. Wang, J. J. Rocca. Nat. Photon., 7, 796(2013).

[70] K. D. Xiao, T. W. Huang, L. B. Ju, R. Li, S. L. Yang, Y. C. Yang, S. Z. Wu, H. Zhang, B. Qiao, S. C. Ruan, C. T. Zhou, X. T. He. Phys. Rev. E, 93, 043207(2016).

[71] D. Y. Yu, D. B. Zou, M. Y. Yu, T. P. Yu, Y. Yin, F. Q. Shao, H. B. Zhuo, C. T. Zhou, S. C. Ruan. New J. Phys., 21, 083003(2019).

[72] M. W. Beijersbergen, R. P. C. Coerwinkel, M. Kristensen, J. P. Woerdman. Opt. Angular Moment., 112, 179(2016).

[73] V. I. Ritus. Quantum Effects of the Interaction of Elementary Particles with an Intense Electromagnetic Field(1985).

[74] A. R. Bell, J. G. Kirk. Phys. Rev. Lett., 101, 200403(2008).

[75] J. G. Kirk, A. R. Bell, I. Arka. Plasma Phys. Control. Fusion, 51, 085008(2009).

[76] M. J. Duff, R. Capdessus, D. Del Sorbo, C. P. Ridgers, M. King, P. McKenna. Plasma Phys. Control. Fusion, 60, 064006(2018).

[77] X. L. Zhu, M. Chen, T. P. Yu, S. M. Weng, L. X. Hu, P. McKenna, Z. M. Sheng. Appl. Phys. Lett., 112, 174102(2018).

[78] B. Feng, C. Y. Qin, X. S. Geng, Q. Yu, W. Q. Wang, Y. T. Wu, X. Yan, L. L. Ji, B. F. Shen. Sci. Rep., 9, 18780(2019).

[79] I. P. Ivanov. Phys. Rev. D, 83, 093001(2011).