Квазистационарные и динамические режимы взаимодействия релятивистски интенсивного лазерного излучения с закритической плазмой тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.08, кандидат физико-математических наук Коржиманов, Артём Владимирович

• Коржиманов, Артём Владимирович
• кандидат физико-математических наук
• 2010

Оглавление диссертации кандидат физико-математических наук Коржиманов, Артём Владимирович

0 Введение

0.1 Общая характеристика {заботы.

0.2 Обзор литературы.

0.2.1 Сверхмощные лазерные системы

0.2.2 Ускорение электронов.

0.2.3 Ускорение лёгких ионов.

0.2.4 Генерация высоких гармоник.

0.2.5 Бесстолкновительный нагрев.

0.2.6 Самоиндуцированная прозрачность.

0.2.7 Точные решения.

1 Стационарные плазменно-полевые структуры в закритической плазме

1.1 Вывод основных уравнений.

1.1.1 Постановка задачи.

1.1.2 Вывод упрощённых уравнений.

1.2 Стационарные структуры в приближении холодной плазмы.

1.2.1 Вид уравнений и их фазовой плоскости

1.2.2 Алгоритм построения решения.

1.2.3 Однослойные плазменно-полевые структуры в приближении холодной плазмы.

1.2.4 Многослойные плазменно-полевые структуры в приближении холодной плазмы.

1.3 Влияние теплового движения электронов на пространственное распределение плазменно-полевых структур.

1.3.1 Случай неограниченной плазмы.

1.3.2 Случай слоя плазмы конечной толщины.

1.3.3 Однослойные плазменно-полевые структуры с учётом теплового электронов.

1.3.4 Многослойные стационарные структуры с учётом теплового движения электронов.

1.3.5 Коэффициент отражения плазменного слоя с учётом теплового движения электронов.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Квазистационарные и динамические режимы взаимодействия релятивистски интенсивного лазерного излучения с закритической плазмой»

0.1 Общая характеристика работы

Бурное развитие лазерных технологий, связанное с открытием в 1985 году технологии усиления чирпированных импульсов [1], привело к созданию лазерных систем, способных генерировать излучению мощностью выше 1 ПВт [2-4]. При этом качество получаемых пучков позволило фокусировать их в пятна диаметром порядка нескольких длин волн, что обеспечило получение интенсивности излучения на уровне 1022 Вт/см2 [5, 6]. Изучение механизмов взаимодействия столь интенсивного излучения с веществом является фундаментальной задачей, стоящей перед современной физикой, и широко исследуется как экспериментально, так и теоретически большим количеством научных групп [7, 8].

Данная работа посвящена разработке новых теоретических методов исследования процесса взаимодействия столь сильного лазерного излучения с веществом, а также применению разработанных методов для анализа некоторых актуальных задач, к числу которых, в первую очередь, следует отнести генерацию пучков заряженных частиц [9, 10] (электронов [11, 12] и ионов), пучков нейтронов [13] и генерацию высоких гармоник [14, 15]. Кроме того, в работе рассматриваются фундаментальные проблемы такие, как механизмы бесстолкновительного нагрева плазмы до релятивистских температур и эффект релятивистской самоиндуцированной прозрачности плазмы. Полученные в работе результаты представляют интерес как с практической, так и с фундаментальной точек зрения.

Актуальность работы Проблеме взаимодействия сверхсильного лазерного излучения с веществом посвящено большое количество научных работ, число которых с каждым годом только увеличивается [7]. Повышенный интерес к связанным с этой проблемой задачам объясняется, во-первых, развитием старых и появлением новых технических средств для экспериментального исследования процессов взаимодействия, а во-вторых, наличием большого количества практически важных приложений, связанных с этими задачами.

Среди приложений задачи взаимодействия сверхсильного лазерного излучения с веществом можно выделить следующие: разработка компактных ускорителей электронов [9, 11, 12] для предварительного ускорения электронных пучков с целью их использования в обычных ускорителях или в качестве драйвера в лазерах на свободных электронах; разработка компактных ускорителей протонов и других лёгких ионов [9] для целей адронотерапии раковых опухолей [16], протонографии, а также, возможно, для создания компактных коллайдеров; создание новых источников рентгеновского и гамма-диапазонов [14, 15] для целей диагностики процессов в плотной лабораторной плазме; получение аттосекундных импульсов для диагностики быстрых процессов, происходящих в атомах и ядрах [17]; лазерный инерционный термоядерный синтез [18, 19] и связанная с ним проблема «быстрого поджига» мишени лазерным импульсом [20, 21], в том числе посредством первоначального ускорения лёгких ионов, которые уже впоследствии нагревают мишень [22].

В данной работе рассматривается, в частности, проблема получения моноэнергетических пучков ускоренных легких ионов. Это направление широко обсуждается и в последнее время предложено несколько схем получения таких пучков. Часть этих схем была реализована в эксперименте. Особый интерес ускорение ионов вызывает в связи с тем, что получение компактного источника ионных пучков чрезвычайно важно для проблемы адронотерапии раковых опухолей [16], которая на данный момент проводится только в специально оборудованных центрах, расположенных вблизи больших и дорогостоящих ускорителей. Кроме того, протонные пучки могут быть использованы в инерционном термоядерном синтезе для нагрева мишени после её сжатия [23, 24). Важным также является возможность использования таких пучков для задачи диагностирования плотной плазмы и металлов.

Широко обсуждаются также фундаментальные вопросы взаимодействия сверхсильного лазерного излучения с плазмой. К таким вопросам следует отнести вопрос механизмов бесстолкновительпого нагрева плазмы и обсуждение эффекта релятивистской самойндуцированной прозрачности плазмы. Оба эти вопроса также затрагиваются в данной диссертации.

Цель работы Целями данной диссертационной работы являются:

1. Разработка аналитических методов построения квазистационарных структур, возникающих при взаимодействии релятивистски интенсивного лазерного излучения с закритической плазмой.

2. Исследование некоторых динамических режимов взаимодействия сверхсильного лазерного излучения с границей закритической плазмы.

3. Обсуждение фундаментальных вопросов взаимодействия релятивистски интенсивного лазерного излучения с веществом, в том числе механизмов бесстолно-вителыюго нагрева плазмы и явления релятивистской самоиндуцированной прозрачности.

4. Применение разработанных аналитических методов для анализа ряда задач, имеющих важное прикладное значение.

5. Проверка полученных аналитическими методами результатов в численных расчётах.

Структура и объём диссертации Диссертация состоит из введения, трёх глав, заключения, одного приложения и списка литературы. Общий объём работы - 122 страницы, включая 31 рисунок. Список цитируемой литературы состоит из 163 наименований.

Заключение диссертации по теме «Физика плазмы», Коржиманов, Артём Владимирович

3.3 Основные результаты и выводы

В данной главе на основе разработанного рапсе метода стационарных решений проведён анализ двух прикладных задач взаимодействия релятивистски интенсивного лазерного излучения с 'закритичсскоп плазмой.

В разделе 3.1 предлагается новый метод очистки лазерных импульсов высокой интенсивности от предимпульса, метод также позволяет формировать рекордно резкую переднюю границу импульса. Предложенный метод основан па эффекте релятивистски индуцированной прозрачности слоя, заключающемся в резком падении коэффициента отражения слоя закритической плазмы при достижении интенсивностью падающего па слой лазерного импульса пороговой амплитуды. Эффект основан па том, что в результате взаимодействия происходит отжатис электронов плазмы в топкий слой, толщина которого меньше толщины скип-слоя. При этом в силу з'льтрарелятивистского характера движения электронов их скорости оказываются ограниченными скоростью света, что, в свою очередь, ограничивает плотность генерируемого в слое тока, вследствие чего отражательная способность слоя насыщается. На основе аналитических выкладок дана оценка порога эффекта, подтверждённая численным моделированием. Кроме того, чнеленное моделирование показало, что в силу особенностей динамического режима взаимодействия отражательная способность слоя после просветлсиия оказывается даже ниже аналитически предсказанной, что объясняется эффективным нагревом плазмы в продольном направлении. Проведённые исследования были подтверждены полностью трёхмерным моделированием с использованием PIC-кода ELMIS.

В разделе 3.2 рассматривается задача создания в плазменном слое квазистационарной разности потенциалов, способной ускорять пучки лёгких ионов. На основе проведённого анализа был сделан вывод, что при оптимальном выборе параметров при имеющихся в распоряжении экспериментаторов лазерных импульсах существует возможность получения моноэнергетических пучков протонов с энергиями на уровне сотен МэВ. При этом показано, что при заданных параметрах импульса следует использовать плазменную мишень с как можно меньшей плотностью. В частности, по всей видимости, более выгодным является использование нанопористых мишеней. Нижняя граница допустимых значений плотностей определяется эффектом самоиндуцированной прозрачности. Аналитические выкладки были подтверждены численным моделированием уравнений Максвелла-Власова в одномерной геометрии и расчётами методом PIC-кода в трёхмерной геометрии. Продемонстрированы хорошие моноэнергетичность и коллимированность сгенерированного пучка.

4 Заключение

В диссертационной работе получены следующие основные результаты:

1. Для слоя закритической плазмы, облучаемой релятивистски интенсивным лазерным излучением, с учётом конечной температуры электронов в приближении неподвижных ионов получены стационарные структуры, представляющие собой электронные слои, разделённые кавитационными областями, практически полностью лишёнными электронов. Показано, что эти решения являются всюду гладкими аналогами кусочно непрерывных решений, получаемых в приближении нулевой температуры электронов.

2. Предложен новый механизм эффекта релятивистской самоиндуцированной прозрачности при падении циркулярно-поляризованного излучения на слой закритической плазмы. Механизм связан с потерей устойчивости граничными электронами. При превышении падающей амплитуды пороговой величины электроны начинают движение навстречу падающему излучению, понижая тем самым плотность плазмы в области эффективного взаимодействия.

3. Показано, что при падении линейно-поляризованного излучения взаимодействие носит принципиально динамический характер. Обнаружен эффект хаотизации колебаний резкой границы закритической плазмы в поле интенсивной волны. Предложен новый механизм бесстолкновительного нагрева электронов, являющийся следствием хаотизации колебаний граничных электронов, и позволяющий повысить температуру электронов плазмы до релятивистских значений.

4. Предложен новый метод очистки релятивистски интенсивных лазерных импульсов от предимпульса, и, в частности, позволяющий формировать у них предельно короткие передние фронты. Метод основан на эффекте релятивистски индуцированной прозрачности слоя, заключающемся в резком падении коэффициента отражения слоя закритической плазмы при достижении интенсивностью падающего на слой лазерного импульса пороговой амплитуды. Дана оценка пороговой амплитуды эффекта. Показано, что контраст, полученный данным методом может достигать величины 1012 : 1 на временах порядка 30 фс. Проведённый анализ подтверждён одномерным и трёхмерным численным моделированием.

5. Предложена новая схема ускорения протонов и лёгких ионов при взаимодействии релятивистски интенсивного лазерного излучения с тонкими фольгами. Показано, что при доступных на данный момент интенсивностях излучения возможно получение моноэнергетических коллимированных ионных пучков с энергиями на уровне 1—2 ГэВ. Аналитические выкладки подтверждены одномерным и трёхмерным численным моделированием.

Список литературы диссертационного исследования кандидат физико-математических наук Коржиманов, Артём Владимирович, 2010 год

1. Strickland, D., MourouG. Compression of amplified chirped optical pulses // Optics Communications 1985. T. 56. Л*3. С. 219 - 221.

2. Perry M. D., Pennington D., Stuart В. C., TietbohlG., Britten J. A., Brown C., HermanS., GolickB., KartzM., Miller J., PowellH. Т., Vergino M., Yanovsky V. Petawatt laser pulses // Opt. Lett. 1999. T. 24, №3. C. 160-162.

3. ХазановЕ. А., Сергеев A. M. Петаваттные лазеры на основе оптических параметрических усилителей: состояние и перспективы // Успехи физических наук 2008. Т. 178, jYa 9. С. 1006.

4. BahkS.-W., Rousseau P., PlanchonT. A., Chvykov V., Kalintchenko G., MaksimchukA., Mourou G. A., Yanovsky V. Generation and characterization of the highest laser intensities (1022 W/cm2) // Opt. Lett. 2004. T. 29, .№24. C. 2837-2839.

5. Yanovsky V., Chvykov V., Kalinchenko G., Rousseau P., PlanchonT., MatsuokaT., MaksimchukA., NeesJ., CheriauxG., Mourou G., KrushelnickK. Ultra-high intensity-300-TW laser at 0.1 Hz repetition rate // Opt. Express 2008. T. 16, №3. C. 2109-2114.

6. MourouG. A., TajimaT., BulanovS. V. Optics in the relativistic regime // Rev. Mod. Phys. 2006. T. 78, №2. C. 309-371.

7. NorreysP. A., Beg F. N., SentokuY., SilvaL. O., Smith R. A., TrinesR. M. G. M. Intense laser-plasma interactions: New frontiers in high energy density physics // Physics of Plasmas 2009. T. 16, №4. C. 041002.

8. JoshiC., MalkaV. Focus on Laser- and Beam-Driven Plasma Accelerators // New Journal of Physics 2010. T. 12, № 4. C. 045003.

9. EsareyE., Schroeder С. В., Leemans W. P. Physics of laser-driven plasma-based electron accelerators // Rev. Mod. Phys. 2009. T.81, №3. C. 1229-1285.

10. KrushelnickK., MalkaV. Laser wakefield plasma accelerators // Laser & Photonics Reviews 2010. T.4, С. 42-52.I

11. MacchiA. A femtosecond neutron source // Applied Physics B: Lasers and Optics 2006. T. 82, №3. C. 337-340.

12. Teubner U., Gibbon P. High-order harmonics from laser-irradiated plasma surfaces // Rev. Mod. Phys. 2009. T.81, >2. C. 445-479.

13. WinterfeldtC., Spielmann C., GerberG. Colloquium: Optimal control of high-harmonic generation // Rev. Mod. Phys. 2008. T. 80, №1. C. 117-140.

14. BulanovS. V., EsirkepovT. Z., KhoroshkovV. S., Kuznetsov A. V., Pegoraro F. Oncological hadrontherapy with laser ion accelerators // Physics Letters A 2002. T. 299, № 2-3. C. 240 247.

15. HentschelM., KienbergerR., Spielmann C., ReiderG. A., MilosevicN., BrabecT., CorkumP., Heinzmann U., Drescher M., KrauszF. Attosecond metrology // Nature 2001. T. 414. C. 509-513.

16. Ichimaru S. Nuclear fusion in dense plasmas // Rev, Mod. Phys. 1993. T. 65, № 2. C. 255299.

17. LabauneC. Laser-driven fusion: Incoherent light on the road to ignition // Nature Physics 2007. T. 3. C. 680-682.

18. TabakM., Hammer J., GlinskyM. E., KruerW. L., WilksS. C., WoodworthJ., Campbell E. M., Perry M. D., Mason R. J. Ignition and high gain with ultrapowerful lasers 11 Physics of Plasmas. 1994. Т. 1, №5. C. 1626-1634.

19. Roth M. Review on the current status and prospects of fast ignition in fusion targets driven by intense, laser generated proton beams // Plasma Physics and Controlled Fusion 2009. T. 51, №1. C. 014004.

20. Maine P., Mourou G. Amplification of 1-nsec pulses in Nd:glass followed by compression to 1 psec // Opt. Lett. 1988. T. 13, №6. C. 467-469.

21. Mocker Ii. W. Collins R. J. Mode Competition and Self-Locking Effects in a Q-switched Ruby Laser // Applied Physics Letters 1965. T. 7, №10. C. 270-273.

22. KhazcmovE. A., SergeevA. M. Concept study of a 100-PW femtosecond laser based on laser ceramics doped witlrchromium ions // Laser Physics 2007. T. 17, № 12. C. 1398-1403.

23. Hugonnot E., DeschaseauxG., Hartmann 0., Coicli. Design of PETAL multipetawatt high-energy laser front end based on optical parametric chirped pulse amplification // Appl. Opt. 2007. T. 46, №33. C. 8181-8187.

24. ПискарскасА., СтабиписА., ЯпкаускасА. Фазовые явления в параметрических усилителях и генераторах сверхкоротких импульсов света // УФН 1986. Т. 150. С. 127143.

25. Беспалов В. И., Бредихин В. И., Ершов В. Г1., КацманВ. И., Лавров Л. А. Скоростное выращивание водорастворимых кристаллов и проблемы создания болыпе-аиертуриых преобразователей частоты света // Изв. АН СССР, серия физическая 1987. Т. 51. С. 1354-1360.

26. ЛитвакА. Г. Релятивистская самофокусировка // ЖЭТФ 1968. Т. 57. С. 629.

27. Мах С. Е., AronsJ., Langdon А. В. Self-Modulation and Self-Focusing of Electromagnetic Waves in Plasmas // Phys. Rev. Lett. 1974. T. 33, №4. C. 209-212.

28. АхиезерА. И., Половин P. В. Теория волнового движения электронной плазмы // ЖЭТФ. 1956. Т. 30. С. 915.

29. KawP., Dawson J. Relativistic Nonlinear Propagation of Laser Beams in Cold Overdense Plasmas 11 Physics of Fluids. 1970. T. 13, №2. C. 472-481.

30. ГапоповА. В., Миллер M. А. О потенциальных ямах для заряженных частиц в высокочастотных полях // ЖЭТФ 1958. Т. 34, №2. С. 242-243.

31. Козлов В. А., ЛитвакА. Г., Суворов Е. В. Возбуждение ленгмюровских волн лазерным импульсом // ЖЭТФ 1979. Т. 76. С. 148.

32. TajimaT., Dawson J. M. Laser Electron Accelerator // Phys. Rev. Lett. 1979. T.43, № 4. C. 267-270.

33. Farina D., BulanovS. V. Relativistic Electromagnetic Solitons in the Electron-Ion Plasma // Phys. Rev. Lett. 2001. T. 86, №23. C. 5289-5292.

34. Petrov G. M., Davis J. Neutron production from interactions of high-intensity ultrashort pulse laser with a planar deuterated polyethylene target // Physics of Plasmas 2008. T. 15, №7. C. 073109.

35. NilsonP. M., Theobald W., Myatt.J. F., StoecklC., Storm M., ZuegelJ. D., BettiR., Meyerhofer D. D., SangsterT. C. Bulk heating of • solid-density plasmas during high-intensity-laser plasma interactions // Phys. Rev. E 2009. T. 79, C. 016406.

36. Leemans W. P., NaglerB., Gonsalves A. J., TothC., NakamuraK., R. C. G., EsareyE., Schroeder C. B., HookerS. M. GeV electron beams from a centimetre-scale accelerator // Nature Physics 2006. T. 2. C. 696-699.

37. NakamuraK., NaglerB., TóthC., Geddes C. G. R., SchroederC. B., EsareyE., Leemans W. P., Gonsalves A. J., HookerS. M. GeV electron beams from a centimeter-scale channel guided laser wakefield accelerator // Physics of Plasmas 2007. T. 14, № 5. C.056708.

38. ShadwickB., Tarkenton G., EsareyE., Leemans W. Nonlinear interaction of intense laser pulses in plasmas // IEEE Trans. Plasma Sci. 2002. T. 30. G. 38-39.

39. Esarey E., PilloffM. Trapping and acceleration in nonlinear plasma waves // Physics of Plasmas 1995. T.2, №5. C. 1432-1436.

40. Schroeder C. B., EsareyE., ShadwickB. A. Warm wave breaking of nonlinear plasma waves with arbitrary phase velocities // Phys. Rev. E 2005. T. 72, №5. C. 055401.

41. PukhovA., terVehnJ. M. Laser wake field acceleration: the highly non-linear broken-wave regime // Appl. Phys. B 2002. T. 74, №4-5. C. 355-361.

42. LuW.,. Huang G., ZhouM., TzoujrasM., TsungF. S., MoriW. B., Katsouleas T. A nonlinear theory for multidimensional relativistic plasma wave wakefields // Physics of Plasmas 2006. T.13, №5. C. 056709.

43. KostyukovI., NerushE., PukhovA., SeredovV. A multidimensional theory for electron trapping by a plasma wake generated in the bubble regime // New Journal of Physics 2010. T. 12, №4. C. 045009.

44. GeddesC. G. R., TothC., vanTilborgJ., EsareyE., SchroederC. B., BruhwilerD., NieterC., Gary J., LeemansW. P. High-quality electron beams from a laser wakefield accelerator using plasma-channel guiding // Nature 2004. T. 431. C. 538-541.

45. FaureJ., GlinecY., PukhovA., KiselevS., GordienkoS., LefebvreE., Rousseau J.-P., BurgyF., Malka V. A laser-plasma accelerator producing monoenergetic electron beams // Nature 2004. T.431. C. 541-544.

46. KrallJ., Ting A., EsareyE., Sprangle P. Enhanced acceleration in a self-modulated-laser wake-field accelerator // Phys. Rev. E 1993. T. 48, №3. C. 2157-2161.

47. BulanovS. V., PegoraroF., PukhovA. M. Two-Dimensional Regimes of Self-Focusing, Wake Field Generation, and Induced Focusing of a Short Intense Laser Pulse in an Underdense Plasma // Phys. Rev. Lett. 1995. T. 74, №5. C. 710-713.

48. Rosenbluth M. N., Liu G. S. Excitation of Plasma Waves by Two Laser Beams 11 Phys. Rev. Lett. 1972. T. 29, №11. C. 701-705.

49. KitagawaY., MatsumotoT., Minamihata T., SawaiK., MatsuoK., MimaK., NishiharaK., AzechiH., TanakaK. A., TakabeH., NakaiS. Beat-wave excitation of plasma wave and observation of accelerated electrons // Phys. Rev. Lett. 1992. T. 68, №1. C. 48-51.

50. PukhovA., ShengZ.-M., terVehnJ. M. Particle acceleration in relativistic laser channels // Physics of Plasmas 1999. T. 6, №7. C. 2847-2854.

51. Bidding B., KonigsLeinT., OsterholzJ., KarschS., Willi 0., PretzlerG. Monoenergetic

52. Energy Doubling in a Hybrid Laser-Plasma Wakefield Accelerator // Phys. Rev. Lett. 2010. T. 104, № 19. C. 195002.

53. RosenzweigJ. B., BreizmanB., Katsouleas T., SuJ. J. Acceleration and focusing of electrons in two-dimensional nonlinear plasma wake fields 11 Phys. Rev. A 1991. T. 44, № 10. C. R6189-R6192.

54. WilksS. C., LangdonA. B., Cowan T. E., RothM., SinghM., HatchettS., KeyM. II., Pennington D., MacKinnon A., Snavely R. A. Energetic proton generation in ultra-intense laser-solid interactions // Physics of Plasmas 2001. T. 8, №2. C. 542-549.

55. Passoni M., Bertagna L., ZaniA. Target normal sheath acceleration: theory, comparison with experiments and future perspectives // New Journal of Physics 2010. T. 12, №4. C. 045012.

56. HcgelichB. M., AlbrightB. J., CobbleJ., FlippoK., LetzringS., PaffettM., RuhlH., Schreiber J., SchulzeR. K., Fernandez J. C. Laser acceleration of quasi-monoenergetic MeV ion beams // Nature 2006. T. 439. C. 441-444.

57. Schwoerer H., Pfotenhauer S., Jacket O., Amthor K.-ULiesfeldB., ZieglerW., Sauerbrey R., LedinghamK. W. D., EsirkepovT. Laser-plasma acceleration of quasi-monoenergetic protons from microstructured targets // Nature 2006. T. 439. C. 445-448.

58. WangF., ShenB., ZhangX., JinZ., WenM., JiL., Wang W., XuJ., YuM. Y, CaryJ. High-energy monoenergetic proton bunch from laser interaction with a complex target // Physics of Plasmas 2009. T. 16, № 9. C. 093112.

59. PaeK. H., Choil. W., IlahnS. J., CaryJ. R., Lee J. Proposed hole-target for improving maximum proton energy driven by a short intense laser pulse // Physics of Plasmas 2009. T. 16, №7. C. 073106.

60. EsirkepovT., BorghesiM., BulanovS. V., MourouG., TajimaT. Highly Efficient Relativistic-Ion Generation in the Laser-Piston Regime // Phys. Rev. Lett. 2004. T. 92, № 17. C. 175003.

61. LebedewP. Untcrsuchungen uMber die Druckkra"fte des Lichtes // Annalen der Physik 1901. T.311. C. 433-458.

62. MacchiA., CattaniF., Liseykina Т. V., CornoltiF. Laser Acceleration of Ion Bunches at the Front Surface of Overdense Plasmas // Phys. Rev. Lett. 2005. T. 94, № 16. C. 165003.

63. HeF., XuH., Tian Y., Yu W., LuP., LiR. Ion cascade acceleration from the interaction of a relativistic femtosecond laser pulse with a narrow thin target // Physics of Plasmas 2006. T. 13, №7. C. 073102.

64. Holkundkar A. R., Gupta N. K. Effect of initial plasma density on laser induced ion acceleration // Physics of Plasmas 2008. T. 15, № 12. C. 123104.

65. ZhangX., ShenB., ЫХ., JinZ., WangF. Multistaged acceleration of ions by circularly polarized laser pulse: Monoenergetic ion beam generation // Physics of Plasmas 2007. T. 14, №7. C. 073101.

66. Zhang X., ShenB., LiX., JinZ., WangF., WenM. Efficient GeV ion generation by ultraintense circularly polarized laser pulse // Physics of Plasmas 2007. T. 14, № 12. C. 123108.

67. LiseikinaT. V., MacchiA. Features of ion acceleration by circularly polarized laser pulses // Applied Physics Letters 2007. T.91, №17. C. 171502.

68. MacchiA., VeghiniS., Pegora.ro F. "Light Sail" Acceleration Reexamined // Phys. Rev. Lett. 2009. T. 103, №8. C. 085003.

69. MacchiA., VeghiniS., LiseykinaT. V., Pegoraro F. Radiation pressure acceleration of ultrathin foils j j New Journal of Physics 2010. T. 12, №4. C. 045013.

70. Pegoraro F., BulanovS. V. Photon Bubbles and Ion Acceleration in a Plasma Dominated by the Radiation Pressure of an Electromagnetic Pulse // Phys. Rev. Lett. 2007. T. 99, №6. C. 065002.

71. Robinson A. P. L., ZepfM., KarS., Evans R. G., BelleiC. Radiation pressure acceleration of thin foils with circularly polarized laser pulses // New Journal of Physics 2008. T. 10, №1. C. 013021.

72. KlimoO., PsikalJ., LimpouchJ., TikhonchukV. T. Monoenergetic ion beams from ultrathin foils irradiated by ultrahigh-contrast circularly polarized laser pulses // Phys. Rev. ST Accel. Beams 2008. T. 11, №3. C. 031301.

73. Pegoraro F., BulanovS. V. Stability of a plasma foil in the radiation pressure dominated regime // Eur. Phys. J. D 2009. T. 55, №2. C. 399-405.

74. ChenM., PukhovA., ShengZ. M., YanX. Q. Laser mode effects on the ion acceleration during circularly polarized laser pulse interaction with foil targets // Physics of Plasmas 2008. T. 15, №11. C. 113103.

75. ChenM., PukhovAYuT. P., ShengZ. M. Enhanced Collimated GeV Monoenergetic Ion Acceleration from a Shaped Foil Target Irradiated by a Circularly Polarized Laser Pulse // Phys. Rev. Lett. 2009. T. 103, №2. C. 024801.

76. YanX. Q., WuH. C., ShengZ. M., ChenJ. E., Meyer-terVehnJ. Self-Organizing GeV, Nanocoulomb, Collimated Proton Beam from Laser Foil Interaction at 7 x 1021 W/cm2 11 Phys. Rev. Lett. 2009. T. 103, №13. C. 135001.

77. Qiao D., ZepfM., Borghesi M., GeisslerM. Stable GeV Ion-Beam Acceleration from Thin Foils by Circularly Polarized Laser Pulses // Phys. Rev. Lett. 2009. T. 102, № 14. C. 145002.

78. KarS., Borghesi M., BulanovS. V., Key M. H., LiseykinaT. V., MacchiA., Mackinnon A. J., PatelP. K., RomagnaniL., SchiaviA., Willi O. Plasma Jets Driven by Ultraintense-Laser Interaction with Thin Foils // Phys. Rev. Lett. 2008. T. 100, №22. C. 225004.

79. ShenB., Li Y., YuM. Y., CaryJ. Bubble regime for ion acceleration in a laser-driven plasma // Phys. Rev. E 2007. T.76, №5. C. 055402.

80. ShenB., ZhangX., ShengZ., YuM. Y., CaryJ. High-quality monoenergetic proton generation by sequential radiation pressure and bubble acceleration // Phys. Rev. ST Accel. Beams 2009. T. 12, № 12. C. 121301.

81. YinL., Albright B. J., HegelichB. M., BowersK. JFlippoK. A., KwanT. J. T., Fernández J. C. Monoenergetic and GeV ion acceleration from the laser breakout afterburner using ultrathin targets // Physics of Plasmas 2007. T. 14, №5. C. 056706.

82. Buneman O. Instability, Turbulence, and Conductivity in Current-Carrying Plasma // Phys. Rev. Lett. 1958. T. 1, №1. C.8-9.

83. AlbrightB. J., YinL., BowersK. JHegelichB. M., FlippoK. A., KwanT. J. T., Fernández J. C. Relativistic Buneman instability in the laser breakout afterburner // Physics of Plasmas 2007. T. 14, № 9. C. 094502.

84. Carman R. L., ForslundD. W., KindelJ. M. Visible Harmonic Emission as a Way of Measuring Profile Steepening // Phys. Rev. Lett. 1981. T.46, №1. C. 29-32.

85. Bezzerides B., Jones R. D., ForslundD. W. Plasma Mechanism for Ultraviolet Harmonic Radiation Due to Intense C02 Light //' Phys. Rev. Lett. 1982. T.49, №3. C.202-205.

86. BulanovS. V., NaumovaN. M., Pegoraro F. Interaction of an ultrashort, relativistically strong laser pulse with an overdense plasma // Physics of Plasmas 1994. T. 1, № 3. C. 745757.

87. LichtersR., terVehnJ. M., PukhovA. Short-pulse laser harmonics from oscillating plasma surfaces driven at relativistic intensity // Physics of Plasmas 1996. T. 3, №9. C. 3425-3437.

88. Gibbon P. Harmonic Generation by Femtosecond Laser-Solid Interaction: A Coherent "Water-Window" Light Source? // Phys. Rev. Lett. 1996. T. 76, №1. C. 50-53.

89. Gordienko S., PukhovA., Shorokhov O., Baeva T. Relativistic Doppler Effect: Universal Spectra and Zeptosecond Pulses // Phys. Rev. Lett. 2004. T. 93, №11. C. 115002.

90. Gordienko S., PukhovA., Shorokhov O., BaevaT. Coherent Focusing of High Harmonics: A New Way Towards the Extreme Intensities // Phys. Rev. Lett. 2005. T. 94, № 10. C. 103903.

91. BaevaTGordienko S., PukhovA. Theory of high-order harmonic generation in relativistic laser interaction with overdense plasma // Phys. Rev. E 2006. T- 74, № 4. C.046404.

92. DrorneyB., ZepfM., GopalA., LancasterK., WeiM. S., KrushelnickK., TatarakisM., VakakisN., Moustaizis S., KodamaR., TampoM., StoecklC., Clarke R., HabaraH.,

93. NcelyD., KarschS., NorreysandP. High harmonic generation in the relativistic limit // Nature Physics 2006. T. 2. C. 456-459.

94. QuereF., ThauryC., MonotP., DoboszS., MartinP., Geindre J.-P., AudebertP. Coherent Wake Emission of High-Order Harmonics from Overdense Plasmas // Phys. Rev. Lett. 2006. T. 96, № 12. C. 125004.

95. BrunelF. Not-so-resonant, resonant absorption 11 Phys. Rev. Lett. 1987. T. 59, №1. C. 52-55.

96. ThauryC., QuereF., Geindre J.-P., Levy A., CeccottiT., MonotP., BougeardM.,

97. ReduF., d'OliveiraP., AudebertP., MarjoribanksR., MartinP. Plasma mirrors for ultrahigh-intensity optics // Nature Physics 2007. T. 2. C. 424-429.

98. ThauryC., George H., QuereF., LochR., Geindre J.-P., MonotP., MartinP. Coherent dynamics of plasma mirrors // Nature Physics 2008. T. 4. C. 631-634.

99. PlajaL., RosoL., Rzazewski K., LewensteinM. Generation of attosecond pulse trains during the reflection of a very intense laser on a solid surface //J. Opt. Soc. Am. B 1998. T. 15, №7. C. 1904-1911.

100. PirozhkovA. S., BulanovS. V., EsirkepovT. Z., MoriM., SagisakaA., DaidoH. Attosecond pulse generation in the relativistic regime of the laser-foil interaction: The sliding mirror model // Physics of Plasmas 2006. T. 13, № 1. C. 013107.

101. Tsakiris G. D., EidmannK., terVehnJ. M., KrauszF. Route to intense single attosecond pulses // New Journal of Physics 2006. T. 8, jTs 1. C. 19.

102. Geissler M., RykovanovS., Schreiber J., terVehnJ. M., TsakirisG. D. 3D simulations of surface harmonic generation with few-cycle laser pulses // New Journal of Physics 2007. T. 9, №7. C. 218.

103. NaumovaN. M., NeesJ. A., Sokolovl. V., HouB., MourouG. A. Relativistic Generation of Isolated Attosecond Pulses in a A3 Focal Volume // Phys. Rev. Lett. 2004. T. 92, №6. C. 063902.

104. RykovanovS. G., GeisslerM., terVehnJ. M., TsakirisG. D. Intense single attosecond pulses from surface harmonics using the polarization gating technique // New Journal of Physics 2008. T.10, ^2. C. 025025.

105. Sauerbrey R., FureJ., BlancS. P. L., vanWonterghemB., TeubnerU., Schäfer F. P. Reflectivity of laser-produced plasmas generated by a high intensity ultrashort pulse@f| // Physics of Plasmas 1994. T. 1, №5. C. 1635-1642.

106. CerchezM., Jung R., Osterholz J., ToncianT., Willi O., Mulser P., RuhlH. Absorption of Ultrashort Laser Pulses in Strongly Overdense Targets // Phys. Rev. Lett. 2008. T. 100, jYs 24. C. 245001.

107. NakatsutsumiM., KodarnaR., AglitskiyY., AkliK. U., BataniD., BatonS. D., BegF. N., Benuzzi-MounaixA., ChenS. N., ClarkD., DaviesJ. R., FreemanR. R.,

108. Gibbon P., Bell A. R. Collisionless absorption in sharp-edged plasmas // Phys. Rev. Lett. 1992. T. 68, №10. C. 1535-1538.

109. Gibbon P. Efficient production of fast electrons from femtosecond laser interaction with solid targets // Phys. Rev. Lett. 1994. T. 73, №5. C. 664-667.

110. WilksS. C., KruerW. L., TabakM., Langdon A. B. Absorption of ultra-intense laser pulses // Phys. Rev. Lett. 1992. T. 69, №9. C. 1383-1386.

111. DenavitJ. Absorption of high-intensity subpicosecond lasers on solid density targets // Phys. Rev. Lett. 1992. T. 69, №21. C. 3052-3055.

112. RuhlH., MacchiA., MulserP., CornoltiF., HainS. Collective Dynamics and Enhancement of Absorption in Deformed Targets // Phys. Rev. Lett. 1999. T. 82, №10.1. C.2095-2098.

113. MulserP., BauerD., RuhlH. Collisionless Laser-Energy Conversion by Anharmonic Resonance // Phys. Rev. Lett. 2008. T. 101, №22. C. 225002.

114. Max C., Perkins F. Strong Electromagnetic Waves in Overdense Plasmas // Phys. Rev. Lett. 1971. T. 27, №20. C. 1342-1345.

115. FuchsJ., AdarnJ. C., ArniranoffF., BatonS. D., GallantP., GremilletL., HeronA., KiefferJ. C., Laval G., MalkaG., MiquelJ. L., MoraP., PepinH., RousseauxG.

116. Transmission through Highly Ovcrdense Plasma Slabs with a Subpicosecond Relativistic Laser Pulse // Phys. Rev. Lett. 1998. T.80, №11. C. 2326-2329.

117. CattaniF., Kim A., AndersonD., LisakM. Threshold of induced transparency in the relativistic interaction of an electromagnetic wave with overdense plasmas // Phys. Rev. Б. 2000. T. 62, №1. C. 1234-1237.

118. Kim A., CattaniF., Anderson D., LisakM. New regime of anomalous penetration of relativistically strong laser radiation into an overdense plasma // JETP Letters. 2000. T. 72, №5. C. 241-244.

119. Tushentsov M., Kim A., CattaniF., Anderson D., LisakM. Electromagnetic Energy Penetration in the Self-Induced Transparency Regime of Relativistic Laser-Plasma Interactions // Phys. Rev. Lett. 2001. T.87, №27. C. 275002:

120. GhizzoA., Johnston T. W., Réveillé T., Bertrand P., Albrecht-Marc M. Stimulated-Raman-scatter behavior in a relativistically hot plasma slab and an electromagnetic low-order pseudocavity // Phys. Rev. E 2006. T. 74, №4. C. 046407.

121. GhizzoA., DelSarto D., Réveillé T., BesseN., KleinR. Self-induced transparency scenario revisited via beat-wave heating induced by Doppler shift in overdense plasma layer // Physics of Plasmas 2007. T. 14, №6. C. 062702.

122. Marburger J. H., TooperR. F. Nonlinear Optical Standing Waves in Overdense Plasmas // Phys. Rev. Lett. 1975. T. 35, № 15. C. 1001-1004.

123. FelberF. S., Marburger J. H. Nonlinear Optical Reflection and Transmission in Overdense Plasmas // Phys. Rev. Lett. 1976. T. 36, №20. C. 1176-1180.

124. CatLaniF., Kim A., Anderson D., LisakM. Multifilament structures in relativistic self-focusing // Phys. Rev. E. 2001. T.64, № 1. C. 016412.

125. Буланов С. В., Кирсанов В. И., Сахаров А. С. Возбуждение ультрарелятивистских ленгмюровских волн импульсом электромагнитного излучения // Письма в ЖЭТФ 1989. Т. 50. С. 176-178.

126. Корэ1симапов А. В., Еремин В. И., Ким А. В., ТушенцовМ. Р. О взаимодействии релятивистски сильных электромагнитных волн со слоем закритической плазмы // ЖЭТФ. 2007. Т. 132, № 4. С. 771-784.

127. KorzhimanovA. V., KirnA. V. Plasma-field structures during relativistic laser interaction with overdense plasmas at finite electron temperatures // Eur. Phys. J. D. 2009. T. 55, №2. C. 287-292.

128. GonoskovA. A., KorzhimanovA. V., EreminV. I., KimA. V., SergeevA. M. Multicaseade Proton Acceleration by a Superintense Laser Pulse in the Regime of Relativistically Induced Slab Transparency // Phys. Rev. Lett. 2009. T. 102, №18. C.184801.

129. Yee K. Numerical solution of initial boundary value problems involving maxwell's equations in isotropic media // IEEE Trans. Ant. Prop. 1966. T. 14, №5. C. 302-307.

130. Berenger J.-P. A perfectly matched layer for the absorption of electromagnetic waves // Journal of Computational Physics 1994. T. 114, №2. C. 185 200.

131. FilbetF., Sonnendrocker E.} Bertrand P. Conservative Numerical Schemes for the Vlasov Equation // Journal of Computational Physics 2001. T. 172, №1. C. 166 187.

132. Mangeney A., Califano F., Cavazzoni C., TravnicekP. A Numerical Scheme for the Integration of the Vlasov-Maxwell System of Equations // Journal of Computational Physics 2002. T. 179, №2. C.495 538.