Laser interaction with a nanobrush target plasma is investigated at the SILEX-I laser facility [X. F. Wei et al., J. Phys. Conf. Ser. 112, 032010 (2008)] with a laser of intensity . Highly collimated fast electron beams with yields of more than three times higher than that from the planar target can be produced. Two-dimensional particle-in-cell simulation confirms that a layered surface structure can increase the efficiency of laser energy absorption, and the resulting fast electrons are tightly collimated and guided by the plasma layers to a cross section of about the laser spot size.
REFERENCES
1.
R. B.
Stephens
, R. A.
Snavely
, Y.
Aglitskiy
, F.
Amiranoff
, C.
Andersen
, D.
Batani
, S. D.
Baton
, T.
Cowan
, R. R.
Freeman
, T.
Hall
, S. P.
Hatchett
, J. M.
Hill
, M. H.
Key
, J. A.
King
, J. A.
Koch
, M.
Koenig
, A. J.
MacKinnon
, K. L.
Lancaster
, E.
Martinolli
, P.
Norreys
, E.
Perelli-Cippo
, M.
Rabec Le Gloahec
, C.
Rousseaux
, J. J.
Santos
, and F.
Scianitti
, Phys. Rev. E
69
, 066414
(2004
).2.
V. I.
Eremin
, A. V.
Korzhimanov
, and A. V.
Kim
, Phys. Plasmas
17
, 043102
(2010
).3.
S.
Kar
, A. P. L.
Robinson
, D. C.
Carroll
, O.
Lundh
, K.
Markey
, P.
McKenna
, P.
Morreys
, and M.
Zepf
, Phys. Rev. Lett.
102
, 055001
(2009
).4.
H.
Nakamura
, B.
Chrisman
, T.
Tanimoto
, M.
Borghesi
, K.
Kondo
, M.
Nakatsutsumi
, T.
Norimatsu
, M.
Tampo
, K. A.
Tanaka
, T.
Yabuuchi
, Y.
Sentoku
, and R.
Kodama
, Phys. Rev. Lett.
102
, 045009
(2009
).5.
J.
Fuchs
, P.
Antici
, E.
D’Humières
, E.
Lefebvre
, M.
Borghesi
, E.
Brambrink
, C. A.
Cecchetti
, M.
Kaluza
, V.
Malka
, M.
Manclossi
, S.
Meyroneinc
, P.
Mora
, J.
Schreiber
, T.
Toncian
, and H.
Pépin
, Nat. Phys.
2
, 48
(2006
).6.
S.
Ter-Avetisyan
, M.
Schnürer
, P. V.
Nickles
, W.
Sandner
, M.
Borghesi
, T.
Nakamura
, and K.
Mima
, Phys. Plasmas
17
, 063101
(2010
).7.
A.
Rousse
, C.
Rischel
, and J. -C.
Gauthier
, Rev. Mod. Phys.
73
, 17
(2001
).8.
L. M.
Chen
, F.
Liu
, W. M.
Wang
, M.
Kando
, J. Y.
Mao
, L.
Zhang
, J. L.
Ma
, Y. T.
Li
, S. V.
Balanov
, T.
Tajima
, T.
Kato
, Z. M.
Sheng
, Z. Y.
Wei
, and J.
Zhang
, Phys. Rev. Lett.
104
, 215004
(2010
).9.
U.
Teubner
and P.
Gibbon
, Rev. Mod. Phys.
81
, 445
(2009
).10.
M.
Tabak
, J.
Hammer
, M. E.
Glinsky
, W. L.
Kruer
, S. C.
Wilks
, J.
Woodworth
, E. M.
Campbell
, M. D.
Perry
, and R. J.
Mason
, Phys. Plasmas
1
, 1626
(1994
).11.
K. A.
Tanaka
, T.
Yabuuchi
, T.
Sato
, R.
Kodama
, Y.
Kitagawa
, T.
Takahashi
, T.
Ikeda
, Y.
Honda
, and S.
Okuda
, Rev. Sci. Instrum.
76
, 013507
(2005
).12.
K. L.
Lancaster
, J. S.
Green
, D. S.
Hey
, K. U.
Akli
, J. R.
Davies
, R. J.
Clarke
, R. R.
Freeman
, H.
Habara
, M. H.
Key
, R.
Kodama
, K.
Krushelnick
, C. D.
Murphy
, M.
Nakatsutsumi
, P.
Simpson
, R.
Stephens
, C.
Stoeckl
, T.
Yabuuchi
, M.
Zepf
, and P. A.
Norreys
, Phys. Rev. Lett.
98
, 125002
(2007
).13.
R.
Kodama
, P. A.
Norreys
, K.
Mima
, A. E.
Dangor
, R. G.
Evans
, H.
Fujita
, Y.
Kitagawa
, K.
Krushelnick
, T.
Miyakoshi
, N.
Miyanaga
, T.
Norimatsu
, S. J.
Rose
, T.
Shozaki
, K.
Shigemori
, A.
Sunahara
, M.
Tampo
, K. A.
Tanaka
, Y.
Toyama
, Y.
Yamanaka
, and M.
Zepf
, Nature (London)
412
, 798
(2001
).14.
R.
Kodama
, Y.
Sentoku
, Z. L.
Chen
, G. R.
Kumar
, S. P.
Hatchett
, Y.
Toyama
, T. E.
Cowan
, R. R.
Freeman
, J.
Fuchs
, Y.
Izawa
, M. H.
Key
, Y.
Kitagawa
, K.
Kondo
, T.
Matsuoka
, H.
Nakamura
, M.
Nakatsutsumi
, P. A.
Norreys
, T.
Norimatsu
, R. A.
Snavely
, R. B.
Stephens
, M.
Tampo
, K. A.
Tanaka
, and T.
Yabuuchi
, Nature (London)
432
, 1005
(2004
).15.
J. A.
King
, K. U.
Akli
, R. R.
Freeman
, J.
Green
, S. P.
Hatchett
, D.
Hey
, P.
Jamangi
, M. H.
Key
, J.
Koch
, K. L.
Lancaster
, T.
Ma
, A. J.
MacKinnon
, A.
MacPhee
, P. A.
Norreys
, P. K.
Patel
, T.
Phillips
, R. B.
Stephens
, W.
Theobald
, R. P. J.
Town
, L.
Van Woerkom
, B.
Zhang
, and F. N.
Beg
, Phys. Plasmas
16
, 020701
(2009
).16.
A. L.
Lei
, L. H.
Cao
, X. Q.
Yang
, K. A.
Tanaka
, R.
Kodama
, X. T.
He
, K.
Mima
, T.
Nakamura
, T.
Norimatsu
, W.
Yu
, and W. Y.
Zhang
, Phys. Plasmas
16
, 020702
(2009
).17.
R. B.
Campbell
, J. S.
DeGroot
, T. A.
Mehlhorn
, D. R.
Welch
, and B. V.
Oliver
, Phys. Plasmas
10
, 4169
(2003
).18.
A. P. L.
Robinson
, M.
Sherlock
, and P. A.
Norreys
, Phys. Rev. Lett.
100
, 025002
(2008
).19.
C. T.
Zhou
, X. T.
He
, and M. Y.
Yu
, Appl. Phys. Lett.
92
, 151502
(2008
).20.
T.
Nishikawa
, H.
Nakano
, N.
Uesugi
, Mi
Nakao
, and H
Masuda
, Appl. Phys. Lett.
75
, 4079
(1999
).21.
T.
Nishikawa
, H.
Nakano
, H.
Ahn
, and N.
Uesugi
, Appl. Phys. Lett.
70
, 1653
(1997
).22.
G.
Kulcsár
, D.
Al Mawlawi
, F. W.
Budnik
, P. R.
Herman
, M.
Moskovits
, L.
Zhao
, and R. S.
Marjoribanks
, Phys. Rev. Lett.
84
, 5149
(2000
).23.
G. -Y.
Hu
, A. -L.
Lei
, W. -T.
Wang
, X.
Wang
, L. -G.
Huang
, J. -W.
Wang
, Y.
Xu
, J. -S.
Liu
, W.
Yu
, B. -F.
Shen
, R. -X.
Li
, and Z. -Z.
Xu
, Phys. Plasmas
17
, 033109
(2010
).24.
S.
Kahaly
, S. K.
Yadav
, W. M.
Wang
, S.
Sengupta
, Z. M.
Sheng
, A.
Das
, P. K.
Kaw
, and G. R.
Kumar
, Phys. Rev. Lett.
101
, 145001
(2008
).25.
Y.
Ji
, G.
Jiang
, W.
Wu
, C.
Wang
, Y.
Gu
, and Y.
Tang
, Appl. Phys. Lett.
96
, 041504
(2010
).26.
G. Y.
Hu
, A. -L.
Lei
, J. -W.
Wang
, L. -G.
Huang
, W. -T.
Wang
, X.
Wang
, Y.
Xu
, B. -F.
Shen
, J. -S.
Liu
, W.
Yu
, R. -X.
Li
, and Z. -Z.
Xu
, Phys. Plasmas
17
, 083102
(2010
).27.
X.
Lavocat-Dubuis
and J. P.
Matte
, Phys. Rev. E
80
, 055401
(2009
).28.
M.
Raynaud
, J.
Kupersztych
, C.
Riconda
, J. C.
Adam
, and A.
Héron
, Phys. Plasmas
14
, 092702
(2007
).29.
H.
Xu
, W. W.
Chang
, H. B.
Zhuo
, L. H.
Cao
, and Z. W.
Yue
, Chin. J. Comput. Phys.
19
, 305
(2002
).30.
L.
Cao
, Y.
Gu
, Z.
Zhao
, L.
Cao
, W.
Huang
, W.
Zhou
, X. T.
He
, Wei
Yu
, and M. Y.
Yu
, Phys. Plasmas
17
, 043103
(2010
).31.
T.
Yabuuchi
, B. S.
Paradkar
, M. S.
Wei
, J. A.
King
, F. N.
Beg
, R. B.
Stehens
, N.
Nakanii
, M.
Hatakeyama
, H.
Habara
, K.
Mima
, K. A.
Tanaka
, and J. T.
Larsen
, Phys. Plasmas
17
, 060704
(2010
).32.
A. G.
MacPhee
, L.
Divol
, A. J.
Kemp
, K. U.
Akli
, F. N.
Beg
, C. D.
Chen
, H.
Chen
, D. S.
Hey
, R. J.
Fedosejevs
, R. R.
Freeman
, M.
Henesian
, M. H.
Key
, S.
Le Pape
, A.
Link
, T.
Ma
, A. J.
Mackinnon
, V. M.
Ovchinnikov
, P. K.
Patel
, T. W.
Phillips
, R. B.
Stephens
, M.
Tabak
, R.
Town
, Y. Y.
Tsui
, L. D.
Van Woerkom
, M. S.
Wei
, and S. C.
Wilks
, Phys. Rev. Lett.
104
, 055002
(2010
).33.
H. -B.
Cai
, K.
Mima
, A.
Sunahara
, T.
Johzaki
, H.
Nagatomo
, Z.
Shao-ping
, and X. T.
He
, Phys. Plasmas
17
, 023106
(2010
).34.
W. L.
Kruer
, The Physics of Laser-Plasma Interactions
(Addison-Wesley
, Menlo Park
, 1988
).35.
W.
Yu
, V.
Bycheknov
, Y.
Sentoku
, M. Y.
Yu
, Z. M.
Sheng
, and K.
Mima
, Phys. Rev. Lett.
85
, 570
(2000
).© 2010 American Institute of Physics.
2010
American Institute of Physics
You do not currently have access to this content.