نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

• Vivek Sharma
• Vishal Thakur

1- گروه فیزیک، دانشگاه حرفه‌ای لاولی، جاده G.T.، فاگوارا، پنجاب، هند 2- گروه فیزیک، کالج دولتی دخترانه چودری بالورام گودارا، سری گنگاناگار، راجستان، هند

چکیده

این مقاله به بررسی توانمندی پرتوهای لیزری هرمیت–سینوس هایپربولیک–گاوسی HSG) ) در بهبود کارایی شتاب‌دهی الکترون‌ها در خلأ می‌پردازد. پرتوهای HSG به‌واسطه ساختار آمیختۀ خود متمایز می‌شوند؛ ساختاری که هم شامل تعامد پرتوهای هرمیت–گاوسی است و هم ویژگی‌های غیرگاوسی ناشی از تابع سینوس هایپربولیک را در بر می‌گیرد. این ساختار قابلیت‌های منحصربه‌فردی را برای کنترل و مهندسی میدان‌های الکتریکی لیزر فراهم می‌کند. در این مطالعه، نقش پارامترهای کلیدی مانند نمایه مد هرمیتی (s)، پارامتر برون ‌مرکزی (b)  تابع  سینوس هایپربولیک، و نیز دامنه و توزیع میدان الکتریکی در بهینه‌سازی دینامیک شتاب‌دهی الکترون مورد بررسی قرار گرفته است. برهم‌کنش بین این پارامترها و تأثیر آن‌ها بر افزایش انرژی و محدودسازی مسیر حرکت الکترون‌ها با استفاده از الگو‌سازی نظری و شبیه‌سازی‌های عددی تحلیل شده است. نتایج نشان می‌دهد که با پیکربندی‌های بهینه پرتو HSG با مقادیر (s = 2  و  b = 3)، بیشینه انرژی کل الکترون می‌تواند تا 3375.75  مگاالکترون‌ولت افزایش یابد. این یافته‌ها بینش‌های ارزشمندی برای توسعه شتاب‌دهنده‌های پیشرفته ذرات مبتنی بر لیزر فراهم می‌کنند. به‌طور کلی، نتایج این پژوهش زمینه‌ساز طراحی سامانه‌های فشرده و پربازده شتاب‌دهی الکترون با کاربردهایی در تولید تابش و فیزیک ذرات هستند.

کلیدواژه‌ها

• لیزر هرمیت–سینوس هایپربولیک–گاوسی با قطبش شعاعی
• پارامتر برون ‌مرکزی
• نمایه مد هرمیتی
• افزایش انرژی الکترون
• بازده انرژی

موضوعات

• فیزیک پلاسما

عنوان مقاله [English]

Role of spatial modes in Hermite-sinh-Gaussian beams with radial polarization for electron acceleration in vacuum

نویسندگان [English]

• Vivek Sharma
• Vishal Thakur

1 Department of Physics, Lovely Professional University, G.T. Road, Phagwara, Punjab, India 2 Department of Physics, Ch. Balluram Godara Government Girls College, Sri Ganganagar, Rajasthan, India

چکیده [English]

This paper investigates the potential of Hermite-sinh-Gaussian (HSG) laser beams to improve the efficacy of electron acceleration in vacuum. HSG beams are distinguished by their hybrid structure, which encompasses Hermite-Gaussian orthogonality and non-Gaussian characteristics introduced by the hyperbolic sine (sinh) function. This structure provides distinctive capabilities for the manipulation of laser electric fields. The study examines the responsibilities of critical parameters, such as the Hermite mode index (s), the decentered parameter (b) of the sinh function, and the electric field amplitude and distribution, in the optimization of electron acceleration dynamics. The interplay between these parameters and their effect on energy gain and trajectory confinement is analyzed using theoretical modelling and numerical simulations. The results indicate that the maximum total energy can be enhanced to 3375.75 MeV by customized HSG beam configurations (s = 2, b = 3), which can provide valuable insights for the development of advanced laser-driven particle accelerators. These results facilitate the development of compact, high-efficiency electron acceleration technologies that have applications in radiation generation and particle physics.

کلیدواژه‌ها [English]

• Radial polarized Hermite-sinh-Gaussian laser
• Decentered parameter
• Hermite mode index
• Electron energy gain
• Energy efficiency