一种紧凑型激光同步辐射光源的初步设计及应用前景

激光与相对论电子束的康普顿散射可产生高亮度、超短脉冲、辐射波长可调、峰值亮度高的准单色、极化X射线。这是一种新型的激光同步辐射光源,以其造价低、小型紧凑等特点受到人们的重视,成为当前研究的热点。介绍了激光同步辐射光源的性质和特点,对利用北京大学超导加速器装置的电子束产生激光同步辐射进行了初步计算和设计,该波段X射线显示出了诱人的应用前景。

紧凑型THz源的史密斯-帕塞尔辐射模拟(英文)

采用模拟和数值计算的方法,研究了THz波段的受激史密斯-帕塞尔辐射特性。实验装置以"上海电子束离子阱"为原型,采用紧凑型设计以便最终实现其可移动性。束流动力学模拟表明,此装置采用强磁场,可以得到平均流强为0.2 A、束流半径为75μm的高品质电子束,为电子束工作在自由电子激光模式下创造了条件。基于Andrews和Brau的理论,优化了光栅参数,保证了辐射角度在60°。其中消散场的计算频率为0.365 9 THz。采用particle-in-cell(PIC)程序模拟了光栅表面的辐射场以及电子的动力学特性。模拟结果表明电子有群聚效应,且二次谐波(0.723 THz,约为消散频率的2倍)得到增强。采用后处理方法计算了史密斯-帕塞尔辐射的功率空间分布。计算显示辐射角度与理论角度相一致,表明了方法的有效性。输出的功率约为2 mW。

基于带电粒子活化法开展的SGII-U皮秒激光质子加速实验研究

基于带电粒子活化测谱方法在SGII-U装置上开展了皮秒激光靶背鞘场机制质子加速实验研究,对靶参数进行了优化.利用带电粒子活化测谱方法测量了相同激光条件、不同Cu薄膜靶厚度情况下靶背鞘场加速质子的最高截止能量、角分布、总产额以及激光能量到质子的转化效率等关键参数.实验发现, SGII-U皮秒激光靶背鞘场加速机制的最佳Cu薄膜靶厚度为10μm,对应质子最高能量接近40 MeV,质子(>4 MeV)总产额约4×10^(12)个,激光能量到质子的转化效率约2%.薄膜靶更厚或者更薄都会降低加速质子的最高截止能量;当靶厚减薄至1μm时,皮秒激光的预脉冲开始对靶背鞘场产生显著影响,质子最高截止能量急剧下降,高能质子束斑呈现空心结构;而当靶厚增加至35μm时,虽然质子束的能量有所降低,但是质子束斑的均匀性更好.

时空周期场与非相对论粒子的电磁辐射

寻找新光源,特别是短波长激光光源引起了人们的广泛兴趣。在时空周期场中运动的带电粒子表现出了预期的行为。指出了置于外场中的超晶格是典型的时空周期场。假设掺杂超晶格的导带底是周期调制的,在经典力学框架内,将非相对论粒子在时空周期场中的运动方程化为带有阻尼项和受迫项的摆方程。在无阻尼情况下,利用摄动法导出了系统的一阶近似解,讨论了高次谐波辐射和辐射强度;用Hamiltonian原理和相平面方法讨论了系统的稳定性。在阻尼情况下,利用Melnikov方法讨论了系统的临界特征和混沌行为。结果表明,非相对论粒子的高次谐波辐射存在局部极大,可望作为短波长激光光源。由于系统的稳定性与它的参数有关,只需适当调节这些参数,系统的稳定性就能得到保证。

液体薄膜靶在激光驱动辐射源和激光离子加速中的应用

流动的无支撑液体薄膜在各个领域有着广泛应用。超强激光作用在这样的薄膜上,可产生涵盖太赫兹到伽马射线的高亮度次级辐射及高能的离子,并具有高重频、低成本、可连续工作等显著优势。概述了液体薄膜靶的制备和表征方法,阐明了液体薄膜靶相对于传统靶材的特性和优势,并对其在激光驱动辐射源和激光离子加速中的应用做出了总结和展望。

超强超快激光物理与前沿应用

超强超快激光的出现与迅速发展开辟了原子分子物理、强场物理、等离子体物理等学科的诸多前沿方向,促进了物质科学、生命科学和信息能源等领域的创新发展。以超强超快激光的强度为尺标,首先介绍强激光驱动的非线性原子分子物理,其次是更高光强下的超强激光与相对论等离子体物理,最后概述强场超快的交叉前沿应用。在每个领域的学科发展背景下,重点概述中国科学院上海光学精密机械研究所强场激光物理国家重点实验室长期深耕超强超快激光物理与前沿应用取得的系列进展与成果,主要包括小型化粒子加速与辐射、极端强场效应、高次谐波与阿秒物理、空气成丝与空气激光、超快激光加工、微纳激光技术等。

ARCTURUS laser: a versatile high-contrast,high-power multi-beam laser system

With the latest configuration,the Ti:Sa laser system ARCTURUS(Düsseldorf University,Germany)operates with a double-chirped pulse amplification(CPA)architecture delivering pulses with an energy of 7 J before compression in each of the two high-power beams.By the implementation of a plasma mirror system,the intrinsic laser contrast is enhanced up to 10^-12 on a time scale of hundreds of picoseconds,before the main peak.The laser system has been used in various configurations for advanced experiments and different studies have been carried out employing the high-power laser beams as a single,high-intensity interaction beam(I≈1020 W/cm^2),in dual-and multi-beam configurations or in a pump–probe arrangement.