超短超强激光脉冲驱动等离子体波加速电子方案以及最新研究进展

随着超短超强脉冲激光技术的发展,人们可以在台面尺度获得光强超过10^(18)W·cm^(-2)、脉宽小于100 fs的超短脉冲激光。这种超短脉冲激光很容易把初始静止的电子加速到相对论能量。而更重要的是超短激光脉冲可以通过其有质动力激发大振幅的等离子体波(称为激光尾波场),把电子加速到更高的能量。其加速梯度可达到100 GeV·m^(-1),即在1 mm的空间尺度把等离子体电子加速到100 MeV。国际上4个实验室在2004年报道通过激光尾波场加速获得能量单色性以及方向性极好的电子束,使人们看到了激光尾波场加速电子的实际应用前景。文中简要介绍等离子体中激光尾波场加速电子的物理机制和方案、及该领域的最新进展和展望。

激光等离子体尾波场加速器中光学注入方法研究进展

激光等离子体尾波场加速器(LWFA,laser wake-field accelerator)作为一种新兴的台面型电子加速器,在越来越受到广泛关注的同时,也遇到了注入电子束团的来源、电子束团的俘获、加速电子束团的控制等问题,因此迫切需要寻找满足飞秒精度且易于实现的电子注入方法.光学注入法作为一种可控的内注入法,充分利用超短超快激光脉冲间相互碰撞后能预加速电子的特点,以等离子体中的背景电子为电子源,在等离子体尾波场中实现了对电子束团的有效注入、俘获、加速,得到了低能散、小发散度、短脉宽的高质量电子束团.该文简单阐述了LWFA中电子注入所面临的困难和现有的主要注入方法,综述了光学注入法的整个发展过程及最新研究进展,并以CPI(colliding pulse injection)为例讨论了如何用哈密顿量来研究LWFA中电子的注入俘获问题,希望能对该领域的研究提供一些新的思路.