上海光机所在利用相对论拉盖尔高斯（LG）激光实现电子束加速和密度调制研究方面取得重要进展

2024/12/27 8:41:09 20745: 来源：中国科学院上海光学精密机械研究所

摘要：近年来，随着基础科学领域对高质量电子束或辐射束的需求不断增加，科学家提出并实施了许多提升电子束品质的方法。

　　【仪表网研发快讯】近日，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在利用相对论拉盖尔高斯(LG)激光实现电子束加速和密度调制方面取得重要进展，相关成果以High-gradient modulation of microbunchings using a minimized system driven by a vortex laser为题，发表于Chinese Optics Letters。

　　近年来，随着基础科学领域对高质量电子束或辐射束的需求不断增加，科学家提出并实施了许多提升电子束品质的方法。随之而来的便是时间和空间分辨率的提升。随着激光调制并加速电子束等各类方案的提出，LG激光以其独特的空间分布特征对电子束的调制特性受到越来越多的关注。

　　研究团队将LG激光模式拓展到了相对论领域，采用超强LG激光特有的中空光场结构产生实现了横向电子箍缩，同时利用纵向电场进行加速，最终在三维粒子模拟(particle-in-cell, PIC)中获得了具有纵向密度分布的高能电子串，可用于超快x射线辐射和阿秒电子衍射等潜在研究领域。

　　该项研究基于前期课题组超强涡旋激光(LG)激光技术的研究[Phys. Rev. Lett.122, 024801 (2019); Phys. Rev. Lett. 125, 34801 (2020)]，进而在相对论领域，探讨了基于反射式、大尺寸的反射式相位板所产生的超强LG激光在电子束空间调制的应用，为超强涡旋激光驱动电子加速和空间密度调制提供了新的思路，此外，还有望为高能辐射，超快动力学探测以及等离子体新物理等方向提供新的思路。

图1. LG激光调制电子束示意图(a)以及LG激光光场空间分布特征(b)

　　相关研究得到了中国科学院前沿科学重点研究计划项目基金、国家自然科学基金(面上项目、重大研究计划重点项目)、上海市自然科学基金等的支持。