Acceleration of 60 MeV proton beams in the commissioning experiment of the SULF-10 PW laser

A. X. Li; C. Y. Qin; H. Zhang; S. Li; L. L. Fan; Q. S. Wang; T. J. Xu; N. W. Wang; L. H. Yu; Y. Xu; Y. Q. Liu; C. Wang; X. L. Wang; Z. X. Zhang; X. Y. Liu; P. L. Bai; Z. B. Gan; X. B. Zhang; X. B. Wang; C. Fan; Y. J. Sun; Y. H. Tang; B. Yao; X. Y. Liang; Y. X. Leng; B. F. Shen; L. L. Ji; R. X. Li; Z. Z. Xu

doi:10.1017/hpl.2022.17

[1] D. Strickland, G. Mourou. Opt. Commun., 56, 219(1985).

[2] C. N. Danson, C. Haefner, J. Bromage, T. Butcher, J.-C. F. Chanteloup, E. A. Chowdhury, A. Galvanauskas, L. A. Gizzi, J. Hein, D. I. Hillier, N. W. Hopps, Y. Kato, E. A. Khazanov, R. Kodama, G. Korn, R. Li, Y. Li, J. Limpert, J. Ma, C. H. Nam, D. Neely, D. Papadopoulos, R. R. Penman, L. Qian, J. J. Rocca, A. A. Shaykin, C. W. Siders, C. Spindloe, S. Szatmári, R. M. G. M. Trines, J. Zhu, P. Zhu, J. D. Zuegel. High Power Laser Sci. Eng, 7.

[3] G. Mourou. Rev. Mod. Phys., 91, 030501(2019).

[4] A. Macchi, M. Borghesi, M. Passoni. Rev. Mod. Phys., 85, 751(2013).

[5] A. Di Piazza, C. Müller, K. Z. Hatsagortsyan, C. H. Keitel. Rev. Mod. Phys., 84, 1177(2012).

[6] B. A. Remington, R. P. Drake, D. D. Ryutov. Rev. Mod. Phys., 78, 755(2006).

[7] C. G. Geddes, C. S. Toth, J. Van Tilborg, E. Esarey, C. B. Schroeder, D. Bruhwiler, C. Nieter, J. Cary, W. P. Leemans. Nature, 431, 538(2004).

[8] A. J. Gonsalves, K. Nakamura, J. Daniels, C. Benedetti, C. Pieronek, T. C. H. de Raadt, S. Steinke, J. H. Bin, S. S. Bulanov, J. van Tilborg, C. G. R. Geddes, C. B. Schroeder, C. Toth, E. Esarey, K. Swanson, L. Fan-Chiang, G. Bagdasarov, N. Bobrova, V. Gasilov, G. Korn, P. Sasorov, W. P. Leemans. Phys. Rev. Lett., 122, 084801(2019).

[9] W. Yan, C. Fruhling, G. Golovin, D. Haden, J. Luo, P. Zhang, B. Zhao, J. Zhang, C. Liu, M. Chen, S. Chen, S. Banerjee, D. Umstadter. Nat. Photonics, 11, 514(2017).

[10] N. D. Powers, I. Ghebregziabher, G. Golovin, C. Liu, S. Chen, S. Banerjee, J. Zhang, D. P. Umstadter. Nat. Photonics, 8, 28(2013).

[11] A. Rousse, K. T. Phuoc, R. Shah, A. Pukhov, E. Lefebvre, V. Malka, S. Kiselev, F. Burgy, J. P. Rousseau, D. Umstadter, D. Hulin. Phys. Rev. Lett., 93, 135005(2004).

[12] S. Fujioka, H. Takabe, N. Yamamoto, D. Salzmann, F. Wang, H. Nishimura, Y. Li, Q. Dong, S. Wang, Y. Zhang, Y.-J. Rhee, Y.-W. Lee, J.-M. Han, M. Tanabe, T. Fujiwara, Y. Nakabayashi, G. Zhao, J. Zhang, K. Mima. Nat. Phys., 5, 821(2009).

[13] C. M. Huntington, F. Fiuza, J. S. Ross, A. B. Zylstra, R. P. Drake, D. H. Froula, G. Gregori, N. L. Kugland, C. C. Kuranz, M. C. Levy, C. K. Li, J. Meinecke, T. Morita, R. Petrasso, C. Plechaty, B. A. Remington, D. D. Ryutov, Y. Sakawa, A. Spitkovsky, H. Takabe, H. S. Park. Nat. Phys., 11, 173(2015).

[14] H. Zhang, H. Lu, S. Li, Y. Xu, X. Guo, Y. Leng, J. Liu, B. Shen, R. Li, Z. Xu. Appl. Phys. Express, 7, 026401(2014).

[15] W. A. Clarkson, R. K. Shori, F. Lureau, S. Laux, O. Casagrande, O. Chalus, A. Pellegrina, G. Matras, C. Radier, G. Rey, S. Ricaud, S. Herriot, P. Jougla, M. Charbonneau, P. A. Duvochelle, C. Simon-Boisson. Proc. SPIE, 9726, 972613(2016).

[16] C. Hernandez-Gomez, S. P. Blake, O. Chekhlov, R. J. Clarke, A. M. Dunne, M. Galimberti, S. Hancock, R. Heathcote, P. Holligan, A. Lyachev, P. Matousek, I. O. Musgrave, D. Neely, P. A. Norreys, I. Ross, Y. Tang, T. B. Winstone, B. E. Wyborn, J. Collier. J. Phys. Conf. Ser., 244, 032006(2010).

[17] J. Hein, B. Le Garrec, D. N. Papadopoulos, C. Le Blanc, J. P. Zou, G. Chériaux, P. Georges, F. Druon, L. Martin, L. Fréneaux, A. Beluze, N. Lebas, F. Mathieu, P. Audebert. Proc. SPIE, 10238, 102380Q(2017).

[18] 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).

[19] Z. Bu, J. Xu, T. Xu, L. Ji, R. Li, Z. Xu. Plasma Phys. Control. Fusion, 60, 044002(2018).

[20] Y. X. Leng. Chin. J. Nat., 40, 400(2018).

[21] X. Liang, Y. Leng, R. Li, Z. Xu. High-brightness Sources and Light-driven Interactions Congress(2020).

[22] Z. Zhang, F. Wu, J. Hu, X. Yang, J. Gui, P. Ji, X. Liu, C. Wang, Y. Liu, X. Lu, Y. Xu, Y. Leng, R. Li, Z. Xu. High Power Laser Sci. Eng., 8(2020).

[23] Z. Guo, L. Yu, J. Wang, C. Wang, Y. Liu, Z. Gan, W. Li, Y. Leng, X. Liang, R. Li. Opt. Express, 26, 26776(2018).

[24] G. Mainfray, G. Manus. Rep. Prog. Phys., 54, 1333(1991).

[25] D. Wang, Y. Shou, P. Wang, J. Liu, C. Li, Z. Gong, R. Hu, W. Ma, X. Yan. Sci. Rep., 8, 2536(2018).

[26] L. A. Gizzi, E. Boella, L. Labate, F. Baffigi, P. J. Bilbao, F. Brandi, G. Cristoforetti, A. Fazzi, L. Fulgentini, D. Giove, P. Koester, D. Palla, P. Tomassini. Sci. Rep., 11, 13728(2021).

[27] A. J. Mackinnon, M. Borghesi, S. Hatchett, M. H. Key, P. K. Patel, H. Campbell, A. Schiavi, R. Snavely, S. C. Wilks, O. Willi. Phys. Rev. Lett., 86, 1769(2001).

[28] L. Yu, Y. Xu, Y. Liu, Y. Li, S. Li, Z. Liu, W. Li, F. Wu, X. Yang, Y. Yang, C. Wang, X. Lu, Y. Leng, R. Li, Z. Xu. Opt. Express, 26, 2625(2018).

[29] L. Yu, Y. Xu, S. Li, Y. Liu, J. Hu, F. Wu, X. Yang, Z. Zhang, Y. Wu, P. Bai, X. Wang, X. Lu, Y. Leng, R. Li, Z. Xu. Opt. Express, 27, 8683(2019).

[30] R. Prasad, F. Abicht, M. Borghesi, J. Braenzel, P. V. Nickles, G. Priebe, M. Schnürer, S. Ter-Avetisyan. Rev. Sci. Instrum., 84, 053302(2013).

[31] K. Burdonov, A. Fazzini, V. Lelasseux, J. Albrecht, P. Antici, Y. Ayoul, A. Beluze, D. Cavanna, T. Ceccotti, M. Chabanis, A. Chaleil, S. N. Chen, Z. Chen, F. Consoli, M. Cuciuc, X. Davoine, J. P. Delaneau, E. d’Humières, J. L. Dubois, C. Evrard, E. Filippov, A. Freneaux, P. Forestier-Colleoni, L. Gremillet, V. Horny, L. Lancia, L. Lecherbourg, N. Lebas, A. Leblanc, W. Ma, L. Martin, F. Negoita, J. L. Paillard, D. Papadopoulos, F. Perez, S. Pikuz, G. Qi, F. Quéré, L. Ranc, P. A. Söderström, M. Scisciò, S. Sun, S. Vallières, P. Wang, W. Yao, F. Mathieu, P. Audebert, J. Fuchs. Matter Radiat. Extremes, 6, 064402(2021).

[32] R. A. Snavely, M. H. Key, S. P. Hatchett, T. E. Cowan, M. Roth, T. W. Phillips, M. A. Stoyer, E. A. Henry, T. C. Sangster, M. S. Singh, S. C. Wilks, A. MacKinnon, A. Offenberger, D. M. Pennington, K. Yasuike, A. B. Langdon, B. F. Lasinsk, J. Johnson, M. D. Perry, E. M. Campbell. Phys. Rev. Lett., 85, 2945(2000).

[33] T. Esirkepov, M. Borghesi, S. V. Bulanov, G. Mourou, T. Tajima. Phys. Rev. Lett., 92, 175003(2004).

[34] I. J. Kim, K. H. Pae, W. Choi, C.-L. Lee, H. T. Kim, H. Singhal, J. H. Sung, S. K. Lee, H. W. Lee, P. V. Nickles, T. M. Jeong, C. M. Kim, C. H. Nam. Phys. Plasmas, 23, 070701(2016).

[35] M. Kaluza, J. Schreiber, M. I. Santala, G. D. Tsakiris, K. Eidmann, J. Meyer-Ter-Vehn, K. J. Witte. Phys. Rev. Lett., 93, 045003(2004).

[36] T. Ziegler, D. Albach, C. Bernert, S. Bock, F. E. Brack, T. E. Cowan, N. P. Dover, M. Garten, L. Gaus, R. Gebhardt, I. Goethel, U. Helbig, A. Irman, H. Kiriyama, T. Kluge, A. Kon, S. Kraft, F. Kroll, M. Loeser, J. Metzkes-Ng, M. Nishiuchi, L. Obst-Huebl, T. Puschel, M. Rehwald, H. P. Schlenvoigt, U. Schramm, K. Zeil. Sci. Rep., 11, 7338(2021).

[37] B. Gonzalez-Izquierdo, M. King, R. J. Gray, R. Wilson, R. J. Dance, H. Powell, D. A. Maclellan, J. McCreadie, N. M. H. Butler, S. Hawkes, J. S. Green, C. D. Murphy, L. C. Stockhausen, D. C. Carroll, N. Booth, G. G. Scott, M. Borghesi, D. Neely, P. McKenna. Nat. Commun., 7, 12891(2016).

[38] D. C. Carroll, P. McKenna, O. Lundh, F. Lindau, C. G. Wahlstrom, S. Bandyopadhyay, D. Pepler, D. Neely, S. Kar, P. T. Simpson, K. Markey, M. Zepf, C. Bellei, R. G. Evans, R. Redaelli, D. Batani, M. H. Xu, Y. T. Li. Phys. Rev. E, 76, 065401(2007).

[39] W. P. Wang, B. F. Shen, H. Zhang, Y. Xu, Y. Y. Li, X. M. Lu, C. Wang, Y. Q. Liu, J. X. Lu, Y. Shi, Y. X. Leng, X. Y. Liang, R. X. Li, N. Y. Wang, Z. Z. Xu. Appl. Phys. Lett., 102, 224101(2013).

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

[41] E. Lefebvre, G. Bonnaud. Phys. Rev. Lett., 74, 2002(1995).

[42] S. Gode, C. Rodel, K. Zeil, R. Mishra, M. Gauthier, F. E. Brack, T. Kluge, M. J. MacDonald, J. Metzkes, L. Obst, M. Rehwald, C. Ruyer, H. P. Schlenvoigt, W. Schumaker, P. Sommer, T. E. Cowan, U. Schramm, S. Glenzer, F. Fiuza. Phys. Rev. Lett., 118, 194801(2017).

[43] M. Roth. Plasma Phys. Control. Fusion, 44(2002).

[44] J. Psikal, M. Matys. Plasma Phys. Control. Fusion, 60, 044003(2018).

[45] M. Bailly-Grandvaux, D. Kawahito, C. McGuffey, J. Strehlow, B. Edghill, M. S. Wei, N. Alexander, A. Haid, C. Brabetz, V. Bagnoud, R. Hollinger, M. G. Capeluto, J. J. Rocca, F. N. Beg. Phys. Rev. E, 102, 021201(2020).

[46] C. Qin, H. Zhang, S. Li, N. Wang, A. Li, L. Fan, X. Lu, J. Li, R. Xu, C. Wang, X. Liang, Y. Leng, B. Shen, L. Ji, R. Li. Commun. Phys., 5(2022).

[47] S. V. Bulanov, T. Z. Esirkepov, V. S. Khoroshkov, A. V. Kuznetsov, F. Pegoraro. Phys. Lett. A, 299, 240(2002).