Dissertação
{en=Tunability and Control of Intense Laser Sources in Plasmas} {} EVALUATED
{pt=Na presente tese, é apresentado o estudo de vários processos físicos que permitem o controlo de lasers intensos em plasmas. Usando a distribuição de Wigner para analisar dados de simulações PIC, a aceleração de fotões pelo rasto do laser é investigada, revelando que as fortes modulações observadas no impulso laser são uma assinatura do rasto. O diagnóstico baseado na distribuição de Wigner demonstra claras vantagens em relação aos diagnósticos usuais. A reflexão de impulsos de um só ciclo em frentes de ionização relativistas é estudada. As condições para reflexão total e a frequência/duração finais do impulso reflectido são derivadas, mostrando que a frequência do impulso reflectido é independente da frequência inicial. Os efeitos previstos teoricamente são observados em simulações PIC. Um novo método para geração de segundas-harmónicas em frentes de ionização é proposto. As condições necessárias para ocorrer sobreposição de fase e crescimento da segunda-harmónica são derivados. Os resultados obtidos das simulações PIC demonstram a possibilidade de gerar impulsos curtos, intensos, de segundas-harmónicas na gama VUV. A aceleração de electrões no regime de blowout e da bolha é revisto. Guiar o impulso laser externamente maximiza o ganho de energia e a eficiência no processo de aceleração. O desenho de aceleradores para energias entre 10 GeV e 1 TeV é apresentado, mostrando a possibilidade de obter feixes de electrões com 300 GeV com a próxima geração de lasers, actualmente a serem projectados na Europa, permitindo a produção de fontes de radiação ultra intensas com os feixes de electrões., en=This thesis presents the study of several physical processes that lead to tunability and control of intense laser sources in plasmas, from the THz frequency domain to the VUV range of the electromagnetic spectrum. Using the Wigner distribution as a diagnostic for PIC simulations, photon acceleration by laser wakefields is investigated, revealing that the strong spatial and spectral modulations, observed in the laser pulse, are a signature of the wakefield. The Wigner distribution diagnostic demonstrates clear advantages when compared with standard diagnostics. The reflection of single-cycle pulses in relativistic ionization fronts is studied. The conditions for total reflection and the final frequency/duration of the reflected pulses are derived, showing that the frequency of the reflected pulse is independent of the initial frequency. The features predicted theoretically are confirmed by PIC simulations. A new method for second-harmonic generation in ionization fronts is also proposed. The phase-matching conditions and the second-harmonic growth are derived, showing the possibility of generating short intense pulses in the VUV range. The results from PIC simulations demonstrate the capability of the method for generating phase-matched second-harmonics. Electron acceleration in the blowout and bubble regimes is revised. External guiding is observed to maximize the energy gain and efficiency in the acceleration process. The design for 10 GeV to 1 TeV electron accelerators is presented, showing the possibility of achieving 300 GeV electron beams with the next generation of lasers, presently being designed in Europe, thus opening the way to ultra intense radiation sources produced with these electron beams.}
julho 25, 2007, 11:30
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