【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】近日，中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所超強(qiáng)激光科學(xué)與技術(shù)全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室與國科大杭州高等研究院合作，在利用厄米-高斯(Hermite-Gaussian，HG)激光直接加速產(chǎn)生準(zhǔn)直高能阿秒電子束研究方面取得進(jìn)展，相關(guān)成果以“Direct acceleration of collimated high-energy attosecond electron bunches driven by intense Hermite-Gaussian lasers”為題，發(fā)表于Optics Express。
阿秒電子源在超快科學(xué)研究及高亮度輻射源產(chǎn)生中發(fā)揮關(guān)鍵作用，已成為當(dāng)前激光等離子體物理領(lǐng)域的研究前沿。然而，現(xiàn)有技術(shù)方案在制備高能量、低發(fā)散角、短脈沖的阿秒電子束方面仍面臨諸多瓶頸：激光尾場(chǎng)加速雖能獲得高品質(zhì)束流，但受限于注入相位敏感性及束流負(fù)荷問題；傳統(tǒng)高斯激光直接加速方案雖可實(shí)現(xiàn)納庫級(jí)電荷輸出，卻存在電子發(fā)散角大、束流質(zhì)量欠佳等缺陷，難以滿足精密科學(xué)應(yīng)用的需求。
圖1.HG激光與高斯激光驅(qū)動(dòng)下電子束的時(shí)空演化對(duì)比
近期，科研團(tuán)隊(duì)提出利用超強(qiáng)HG??模式激光輻照薄等離子體靶，實(shí)現(xiàn)了高能、準(zhǔn)直阿秒電子束團(tuán)的產(chǎn)生。三維粒子模擬結(jié)果表明：HG??模式激光的獨(dú)特光場(chǎng)結(jié)構(gòu)可高效提取等離子體電子，這些電子經(jīng)激光光場(chǎng)周期性調(diào)制后，形成脈寬約200阿秒的超短電子束團(tuán)；同時(shí)激光縱向電場(chǎng)可將電子能量加速至2GeV，橫向向內(nèi)電場(chǎng)則將束團(tuán)發(fā)散角壓縮至0.7°。此外，通過超強(qiáng)高斯激光入射雙臺(tái)階等離子體鏡的相位調(diào)制方案，可產(chǎn)生所需的超強(qiáng)HG??模式激光，且該方案對(duì)激光與靶的對(duì)準(zhǔn)偏差具有良好魯棒性。該方法改善了高斯激光驅(qū)動(dòng)電子束的發(fā)散問題，為超高亮度X/γ射線輻射源產(chǎn)生、超快微觀過程探測(cè)等應(yīng)用提供了新的技術(shù)路徑。
圖2. HG激光產(chǎn)生原理圖及魯棒性
相關(guān)研究得到了中國科學(xué)院戰(zhàn)略重點(diǎn)研究項(xiàng)目、國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目、上海市自然科學(xué)基金項(xiàng)目、中國科學(xué)院國際合作項(xiàng)目、先導(dǎo)A、科技部重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目的支持。(超強(qiáng)激光科學(xué)與技術(shù)全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室供稿)
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