Abstract

We present a new mechanism of energy gain of electrons accelerated by a laser pulse. It is shown that when the intensity of an ultrafast intense laser pulse decreases rapidly along the direction of propagation, electrons leaving the pulse experience an action of ponderomotive deceleration at the descending part of a lower-intensity laser field than acceleration at the ascending part of a high-intensity field, thus gain net energy from the pulse and move directly forward. By means of such a mechanism, a megaelectronvolt electron beam with a bunch length shorter than 100 fs could be realized with an ultrafast (<=30 fs), intense (> 10^(19) W/cm2) laser pulse.

© 2005 Chinese Optics Letters

PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |

  1. G. A. Mourou, C. P. J. Barty, and M. D. Perry, Phys. Today 51(1), 22 (1998).
  2. M. Tabak, J. Hammer, M. E. Glinsky, W. L. Kruer, S. C. Wilks, J. Woodworth, E. M. Campbell, and M. D. Perry, Phys. Plasmas 1, 1626 (1994).
  3. M. H. Key, M. D. Cable, T. E. Cowan, K. G. Estabrook, B. A. Hammel, S. P. Hatchett, E. A. Henry, D. E. Hinkel, J. D. Kilkenny, J. A. Koch, W. L. Kruer, A. B. Langdon, B. F. Lasinski, R. W. Lee, B. J. MacGowan, A. MacKinnon, J. D. Moody, M. J. Moran, A. A. Offenberger, D. M. Pennington, M. D. Perry, T. J. Phillips, T. C. Sangster, M. S. Singh, M. A. Stoyer, M. Tabak, G. L. Tietbohl, M. Tsukamoto, K. Wharton, and S. C. Wilks, Phys. Plasmas 5, 1966 (1998).
  4. E. Esarey, P. Sprangle, J. Krall, and A. Ting, IEEE Trans. Plasma Sci. 24, 252 (1996).
  5. D. Umstadter, Phys. Plasmas 8, 1774 (2001), and references therein.
  6. X. Wang, S. Backus, H. Kapteyn, M. Murnane, N. Saleh, D. Umstadter, and W. Yu, in Applications of High Field and Short Wavelength Sources, Vol. 65 of OSA Trends in Optics and Photonics Series (Optical Society of America, Washington, D.C., 2001).
  7. C. I. Moore, J. P. Knauer, and D. D. Meyerhofer, Phys. Rev. Lett. 74, 2439 (1995).
  8. G. Malka, E. Lefebvre, and J. L. Miquel, Phys. Rev. Lett. 78, 3314 (1997).
  9. F. V. Hartemann, S. N. Fochs, G. P. Le Sage, N. C. Luhmann, Jr., J. G. Woodworth, M. D. Perry, Y. J. Chen, and A. K. Kerman, Phys. Rev. E 51, 4833 (1995).
  10. B. Quesnel and P. Mora, Phys. Rev. E 58, 3719 (1998).
  11. G. V. Stupakov and M. S. Zolotorev, Phys. Rev. Lett. 86, 5274 (2001).
  12. L. D. Landau and E. M. Lifshitz, The Classical Theory of Fields 4th ed. (Butterworth-Heinemann, Oxford, 1979).
  13. P. H. Bucksbaum, M. Bashkansky, and T. J. McIlath, Phys. Rev. Lett. 58, 349 (1987).
  14. A. Ting, K. Krushelnick, C. I. Moore, H. R. Burris, E. Esarey, J. Krall, and P. Sprangle, Phys. Rev. Lett. 77, 5377 (1996).
  15. S. P. Le Blanc, M. C. Downer, R. Wagner, S.-Y. Chen, A. Maksimchuk, G. Mourou, and D. Umstadter, Phys. Rev. Lett. 77, 5381 (1996).
  16. S. P. Hatchett, C. G. Brown, T. E. Cowan, E. A. Henry, J. S. Johnson, M. H. Key, J. A. Koch, A. B. Langdon, B. F. Lasinski, R. W. Lee, A. J. Mackinnon, D. M. Pennington, M. D. Perry, T. W. Phillips, M. Roth, T. C. Sangster, M. S. Singh, R. A. Snavely, M. A. Stoyer, S. C. Wilks, and K. Yasuike, Phys. Plasmas 7, 2076 (2000).
  17. X. Wang, M. Krishnan, N. Saleh, H. Wang, and D. Umstadter, Phys. Rev. Lett. 84, 5324 (2000).

2001 (1)

G. V. Stupakov and M. S. Zolotorev, Phys. Rev. Lett. 86, 5274 (2001).

2000 (2)

S. P. Hatchett, C. G. Brown, T. E. Cowan, E. A. Henry, J. S. Johnson, M. H. Key, J. A. Koch, A. B. Langdon, B. F. Lasinski, R. W. Lee, A. J. Mackinnon, D. M. Pennington, M. D. Perry, T. W. Phillips, M. Roth, T. C. Sangster, M. S. Singh, R. A. Snavely, M. A. Stoyer, S. C. Wilks, and K. Yasuike, Phys. Plasmas 7, 2076 (2000).

X. Wang, M. Krishnan, N. Saleh, H. Wang, and D. Umstadter, Phys. Rev. Lett. 84, 5324 (2000).

1998 (2)

B. Quesnel and P. Mora, Phys. Rev. E 58, 3719 (1998).

M. H. Key, M. D. Cable, T. E. Cowan, K. G. Estabrook, B. A. Hammel, S. P. Hatchett, E. A. Henry, D. E. Hinkel, J. D. Kilkenny, J. A. Koch, W. L. Kruer, A. B. Langdon, B. F. Lasinski, R. W. Lee, B. J. MacGowan, A. MacKinnon, J. D. Moody, M. J. Moran, A. A. Offenberger, D. M. Pennington, M. D. Perry, T. J. Phillips, T. C. Sangster, M. S. Singh, M. A. Stoyer, M. Tabak, G. L. Tietbohl, M. Tsukamoto, K. Wharton, and S. C. Wilks, Phys. Plasmas 5, 1966 (1998).

1997 (1)

G. Malka, E. Lefebvre, and J. L. Miquel, Phys. Rev. Lett. 78, 3314 (1997).

1996 (3)

E. Esarey, P. Sprangle, J. Krall, and A. Ting, IEEE Trans. Plasma Sci. 24, 252 (1996).

A. Ting, K. Krushelnick, C. I. Moore, H. R. Burris, E. Esarey, J. Krall, and P. Sprangle, Phys. Rev. Lett. 77, 5377 (1996).

S. P. Le Blanc, M. C. Downer, R. Wagner, S.-Y. Chen, A. Maksimchuk, G. Mourou, and D. Umstadter, Phys. Rev. Lett. 77, 5381 (1996).

1995 (2)

C. I. Moore, J. P. Knauer, and D. D. Meyerhofer, Phys. Rev. Lett. 74, 2439 (1995).

F. V. Hartemann, S. N. Fochs, G. P. Le Sage, N. C. Luhmann, Jr., J. G. Woodworth, M. D. Perry, Y. J. Chen, and A. K. Kerman, Phys. Rev. E 51, 4833 (1995).

1994 (1)

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

1987 (1)

P. H. Bucksbaum, M. Bashkansky, and T. J. McIlath, Phys. Rev. Lett. 58, 349 (1987).

IEEE Trans. Plasma Sci. (1)

E. Esarey, P. Sprangle, J. Krall, and A. Ting, IEEE Trans. Plasma Sci. 24, 252 (1996).

Phys. Plasmas (3)

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

M. H. Key, M. D. Cable, T. E. Cowan, K. G. Estabrook, B. A. Hammel, S. P. Hatchett, E. A. Henry, D. E. Hinkel, J. D. Kilkenny, J. A. Koch, W. L. Kruer, A. B. Langdon, B. F. Lasinski, R. W. Lee, B. J. MacGowan, A. MacKinnon, J. D. Moody, M. J. Moran, A. A. Offenberger, D. M. Pennington, M. D. Perry, T. J. Phillips, T. C. Sangster, M. S. Singh, M. A. Stoyer, M. Tabak, G. L. Tietbohl, M. Tsukamoto, K. Wharton, and S. C. Wilks, Phys. Plasmas 5, 1966 (1998).

S. P. Hatchett, C. G. Brown, T. E. Cowan, E. A. Henry, J. S. Johnson, M. H. Key, J. A. Koch, A. B. Langdon, B. F. Lasinski, R. W. Lee, A. J. Mackinnon, D. M. Pennington, M. D. Perry, T. W. Phillips, M. Roth, T. C. Sangster, M. S. Singh, R. A. Snavely, M. A. Stoyer, S. C. Wilks, and K. Yasuike, Phys. Plasmas 7, 2076 (2000).

Phys. Rev. E (2)

F. V. Hartemann, S. N. Fochs, G. P. Le Sage, N. C. Luhmann, Jr., J. G. Woodworth, M. D. Perry, Y. J. Chen, and A. K. Kerman, Phys. Rev. E 51, 4833 (1995).

B. Quesnel and P. Mora, Phys. Rev. E 58, 3719 (1998).

Phys. Rev. Lett. (7)

G. V. Stupakov and M. S. Zolotorev, Phys. Rev. Lett. 86, 5274 (2001).

X. Wang, M. Krishnan, N. Saleh, H. Wang, and D. Umstadter, Phys. Rev. Lett. 84, 5324 (2000).

C. I. Moore, J. P. Knauer, and D. D. Meyerhofer, Phys. Rev. Lett. 74, 2439 (1995).

G. Malka, E. Lefebvre, and J. L. Miquel, Phys. Rev. Lett. 78, 3314 (1997).

P. H. Bucksbaum, M. Bashkansky, and T. J. McIlath, Phys. Rev. Lett. 58, 349 (1987).

A. Ting, K. Krushelnick, C. I. Moore, H. R. Burris, E. Esarey, J. Krall, and P. Sprangle, Phys. Rev. Lett. 77, 5377 (1996).

S. P. Le Blanc, M. C. Downer, R. Wagner, S.-Y. Chen, A. Maksimchuk, G. Mourou, and D. Umstadter, Phys. Rev. Lett. 77, 5381 (1996).

Other (4)

G. A. Mourou, C. P. J. Barty, and M. D. Perry, Phys. Today 51(1), 22 (1998).

L. D. Landau and E. M. Lifshitz, The Classical Theory of Fields 4th ed. (Butterworth-Heinemann, Oxford, 1979).

D. Umstadter, Phys. Plasmas 8, 1774 (2001), and references therein.

X. Wang, S. Backus, H. Kapteyn, M. Murnane, N. Saleh, D. Umstadter, and W. Yu, in Applications of High Field and Short Wavelength Sources, Vol. 65 of OSA Trends in Optics and Photonics Series (Optical Society of America, Washington, D.C., 2001).

Cited By

OSA participates in CrossRef's Cited-By Linking service. Citing articles from OSA journals and other participating publishers are listed here.