超强飞秒奇异光束驱动的粒子加速及辐射源研究

To now, The femtosecond(fs) laser has the high intensity of TW (10^12W) or PW (10^15W). After focused by the off-axis parabolic mirror the fs laser interact with the material will ionize the material, form the plasma and yield some complex physical processes. In the world, some research institutes have been carried out the fields of the high energy laser interacted with different materials to produce the particle beams and radiation sources, which include laser driven electron acceleration, ion acceleration, neutron source based on coulomb explosion, Ka source, high harmonic generation, Thz radiation, Betatron radiation et al. In the previous work, the fs laser is almost the linear polarized. .Recently, the singular strong field physics attracted the attention of the researchers.In this project, we will study the particle acceleration and radiation source driven by the singular beam which include the optical vortex and vector beam. It can rich the research of the singular strong field physics.

目前，飞秒激光的功率可达太瓦、甚至是拍瓦量级。如此强的激光聚焦之后和物质相互作用将使物质离化形成等离子体并发生一些复杂的物理过程。国内外已有多家科研院所开展了利用强激光和各种不同的物质作用进行粒子加速和辐射源的研究工作，如激光驱动的电子加速、离子加速、基于库仑爆炸产生的中子、激光驱动的Ka，高次谐波、Thz辐射、Betatron辐射等。以往研究所采用的激光几乎均为线偏振光束，最近奇异强场物理的兴起吸引了广大研究者的兴趣,本课题将系统的研究具有奇异特性的涡旋光束和矢量光束在粒子加速及辐射源方面的应用,丰富奇异强场物理的研究内容。

强场物理中激光等离子体相互作用可以实现粒子加速、x射线、伽马射线等丰富的物理现象，有利于实现加速器的台面化，有利于实现超高亮度的辐射源，在生产、生活、医学等众多领域有着广泛的应用前景和价值。近年来，研究者们尝试着将波前调控应用到强场物理领域，发展成为一个新兴的研究方向，奇异强场物理。.本项目的主要研究内容为超强的飞秒奇异光束和物质作用所产生的电子加速及x射线研究，利用螺旋相位板或径向偏振光转换器等光学器件对飞秒激光的波前进行调控，获得具有奇点的涡旋光束或矢量光束，当飞秒奇异光束和气体靶相互作用时，会产生和以往不同的实验现象，比如会产生具有特殊周期结构的涡旋x射线，甚至是具有特殊偏振分布的矢量x射线，还有可能实现环形电子束的加速获得准单能的环形电子束。.为了获得相应的实验结果，研究成员首先对激光参数进行了优化，获得了非常稳定的均匀大能量飞秒激光输出，并利用超强飞秒激光与氮气相互作用，产生了非常稳定的加速电子，得到了具有非常小发散角的准单能的电子束，实验的稳定性、可重复性很高。.研究成员通过研究发现，由于大口径的螺旋相位板在加工之后的面型很难保持，意味着采用超强飞秒激光通过螺旋相位板获得飞秒奇异光束的质量偏低，对实际的电子加速会产生较大的影响，实验室的飞秒激光器经过波面调控获得环形奇异光束的强度难以达到较好的环形电子加速的目的，研究成员根据实际情况调整了相应的研究方案，将研究飞秒激光加速的电子和奇异飞秒激光束对撞的逆康普顿散射过程所产生的具有特殊空间分布X射线的情况，已经设计并加工了具有精细位错结构的台阶型螺旋相位板（精度为微米量级），此实验预计将于19年进行。.此方面的研究内容将是国内首次从实验方面研究飞秒奇异光束和电子束的逆康普顿散射，将填补我国在这方面的研究空白，在一定程度上促进奇异强场物理的研究。

内容获取失败，请点击重试