【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】近日，中國科學院上海光學精密機械研究所超強激光科學與技術(shù)全國重點實驗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)生準直高能阿秒電子束研究方面取得進展，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荷問題；傳統(tǒng)高斯激光直接加速方案雖可實現(xiàn)納庫級電荷輸出，卻存在電子發(fā)散角大、束流質(zhì)量欠佳等缺陷，難以滿足精密科學應用的需求。
 

圖1.HG激光與高斯激光驅(qū)動下電子束的時空演化對比
 

　　近期，科研團隊提出利用超強HG??模式激光輻照薄等離子體靶，實現(xiàn)了高能、準直阿秒電子束團的產(chǎn)生。三維粒子模擬結(jié)果表明：HG??模式激光的獨特光場結(jié)構(gòu)可高效提取等離子體電子，這些電子經(jīng)激光光場周期性調(diào)制后，形成脈寬約200阿秒的超短電子束團；同時激光縱向電場可將電子能量加速至2GeV，橫向向內(nèi)電場則將束團發(fā)散角壓縮至0.7°。此外，通過超強高斯激光入射雙臺階等離子體鏡的相位調(diào)制方案，可產(chǎn)生所需的超強HG??模式激光，且該方案對激光與靶的對準偏差具有良好魯棒性。該方法改善了高斯激光驅(qū)動電子束的發(fā)散問題，為超高亮度X/γ射線輻射源產(chǎn)生、超快微觀過程探測等應用提供了新的技術(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院戰(zhàn)略重點研究項目、國家自然科學基金項目、上海市自然科學基金項目、中國科學院國際合作項目、先導A、科技部重點研發(fā)項目的支持。(超強激光科學與技術(shù)全國重點實驗室供稿)