能量啁啾电子束自由电子激光放大啁啾脉冲

提出采用具有能量啁啾电子束的自由电子激光放大器放大啁啾脉冲,分析说明了它的工作机理和滑移现象对其的影响。采用研制的1维非定态程序GOFEL-P,对能量啁啾自由电子激光放大器放大啁啾脉冲的过程进行了数值模拟和分析,计算了不同啁啾参数的脉冲被放大后的腔外压缩情况。结果表明:与单能电子束时相比,能量啁啾自由电子激光可以放大具有更大啁啾参数的啁啾脉冲,使压缩后的脉冲峰值功率增大至568 GW,脉冲宽度缩短至2.29 fs,大幅增强自由电子激光放大啁啾脉冲以及腔外压缩脉冲的效果。

基于fresh-slice的全相干X射线自由电子激光飞秒脉冲产生原理

X射线自由电子激光(Free-Electron Laser,FEL),尤其是全相干飞秒FEL脉冲,在众多领域都有应用。依托上海软X射线自由电子激光用户装置(Shanghai Soft X-ray Free-Electron Laser User Facility,SXFEL-UF),提出了一种基于fresh-slice技术产生全相干飞秒X射线脉冲的原理。通过对电子束施加横向踢力使其产生时间关联的横向倾斜,再利用种子激光调制的时空同步获得亚十飞秒尺度的群聚。对于SXFEL-UF的级联高增益谐波产生(High-Gain Harmonic Generation,HGHG)模式,三维模拟结果表明得到种子激光45次谐波的峰值功率为3 GW,脉冲长度为3.3 fs,X射线脉冲长度随束团横向倾斜程度的变化关系与理论预期吻合;单级回声型谐波产生(Echo-Enabled Harmonic Generation,EEHG)模式的三维模拟结果与之接近。通过进一步分析电子束团的横向发射度、能量啁啾、横向位置抖动和中心能量抖动对该方案结果的影响,探索了利用椭圆极化波荡器Afterburner同时获得6 nm的飞秒线偏光和3 nm的飞秒圆偏光的方案。

激光尾波场电子加速及新型辐射源(特邀)

受益于超短超强激光技术的持续迅猛发展,飞秒强激光为人类提供了全新的实验手段与极端的物理条件,使激光物质相互作用进入到一个极端非线性的强场超快新范畴,催生了大量新原理、新现象,推动了技术变革。飞秒强激光驱动的等离子体尾波场加速原理是一种具有超高加速梯度的粒子加速新原理,该技术的加速梯度可达100 GV/m,相比于传统射频加速器提高了3个数量级以上,可在厘米量级的加速长度内获得GeV量级的高品质高能电子束,极大地降低了加速器的成本,为发展新一代粒子加速技术和新型超快辐射源提供了新机遇和新途径。从飞秒强激光驱动等离子体尾波场中的电子注入、能量啁啾控制和高品质电子束产生以及基于高品质电子束的betatron X射线辐射、高能伽马射线和小型化自由电子激光这几个方面介绍了激光等离子体尾波场电子加速的若干主要研究进展,并对未来进行了展望。