【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】近日，中國(guó)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(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究團(tuán)隊(duì)，在基于主動(dòng)等離子體透鏡的高色品容忍度緊湊型自由電子激光束線(xiàn)方面取得進(jìn)展，相關(guān)成果以“Active Plasma Lens based Beamline for Chromaticity-tolerant Compact Free-Electron Lasers”為題，發(fā)表于Optics Express。
 

　　激光尾波加速(Laser Wakefield Acceleration, LWFA)是近年來(lái)迅速發(fā)展的一種加速技術(shù)，其在包括高能粒子對(duì)撞機(jī)、醫(yī)療診斷系統(tǒng)及相干輻射源等領(lǐng)域均展示了發(fā)展?jié)摿?。盡管通過(guò)LWFA驅(qū)動(dòng)的自由電子激光已經(jīng)取得了一系列進(jìn)展，但由于電子束在能量抖動(dòng)、指向抖動(dòng)等方面的缺陷，要實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的高增益FEL輸出仍是一個(gè)重大挑戰(zhàn)。
 

　　近期，團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一種基于主動(dòng)等離子體透鏡(Active Plasma lens, APL)的束流傳輸系統(tǒng)，通過(guò)全過(guò)程仿真獲得了7.2 μJ的輻射能量和3.2 GW @13.5nm峰值功率。在束流能量-7%至+9%的抖動(dòng)下，束線(xiàn)依舊保持1 μJ以上的輸出能量，極大提升了基于LWFA的緊湊型FEL能量抖動(dòng)容忍度，相較于基于四極鐵的傳統(tǒng)束流傳輸系統(tǒng)提升了3倍以上。研究結(jié)果表明，將主動(dòng)等離子體透鏡應(yīng)用于基于LWFA的FEL裝置將顯著提高相干輻射能量的穩(wěn)定性，展現(xiàn)了其在未來(lái)臺(tái)式化自由電子激光裝置中的卓越性能。
 

　　相關(guān)工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、中國(guó)科學(xué)院穩(wěn)定支持基礎(chǔ)研究領(lǐng)域青年團(tuán)隊(duì)、中國(guó)科學(xué)院B類(lèi)先導(dǎo)專(zhuān)項(xiàng)、中國(guó)科學(xué)院青促會(huì)等項(xiàng)目的支持。
 

　　圖1：能量抖動(dòng)測(cè)試，電子束在(a)基于四極鐵傳統(tǒng)束線(xiàn)(b)基于主動(dòng)等離子體透鏡束線(xiàn)中的束團(tuán)尺寸演化。
 

　　圖2：基于四極鐵的傳統(tǒng)束線(xiàn)與基于主動(dòng)等離子體透鏡的束線(xiàn)在(a)電子束能量抖動(dòng)下的FEL能量輸出(b)電子束指向抖動(dòng)下的FEL能量輸出。