We investigate the impacts of the laser contrast on ion acceleration when an ultra-intense laser pulse irradiates on a sub-micron foil target. In high-intensity laser driven ion acceleration experiments, the rising edge of the pulse could significantly preheat the target, which is likely to cause premature relativistic induced transparency of the target before the pulse peak. In this case, our particle-in-cell simulations show that the breakout afterburner (BOA) mechanism has obvious advantages over the radiation pressure acceleration (RPA). With the ATLAS laser contrast of 10−8.8 in 2 ps and peak intensity, the optimized target thickness is increased to 0.27 µm, where BOA works well and the maximum proton energy can reach 250 MeV. The proton energy is higher than that generated via RPA in a nanometer thin target either with and without the rising edge. Besides, the BOA appears robust against the laser contrast.
我々は、超高強度レーザーパルスがサブミクロンフォイルターゲットを照射する際の、レーザーコントラストがイオン加速に及ぼす影響を調査する。高強度レーザー駆動イオン加速実験において、パルスの立ち上がりエッジはターゲットを有意に予熱する可能性があり、これはパルスピーク前にターゲットの相対論的誘起透明化を引き起こす可能性が高い。この場合、我々のパーティクルインセルシミュレーションは、ブレイクアウトアフターバーナー（BOA）機構が放射圧加速（RPA）に対して明らかな優位性を持つことを示している。ATLASレーザーのコントラスト10⁻⁸.⁸、パルス幅2 ps、ピーク強度の条件下では、最適化されたターゲット厚は0.27 µmに増加し、そこでBOAが良好に機能し、最大陽子エネルギーは250 MeVに達し得る。この陽子エネルギーは、立ち上がりエッジの有無にかかわらず、ナノメートル厚ターゲットにおけるRPAによって生成されるものよりも高い。さらに、BOAはレーザーコントラストに対して堅牢であるように見える。