【儀表網 研發快訊】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)激光直接加速產生準直高能阿秒電子束研究方面取得進展，相關成果以“Direct acceleration of collimated high-energy attosecond electron bunches driven by intense Hermite-Gaussian lasers”為題，發表于Optics Express。
 

　　阿秒電子源在超快科學研究及高亮度輻射源產生中發揮關鍵作用，已成為當前激光等離子體物理領域的研究前沿。然而，現有技術方案在制備高能量、低發散角、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束流，但受限于注入相位敏感性及束流負荷問題；傳統高斯激光直接加速方案雖可實現納庫級電荷輸出，卻存在電子發散角大、束流質量欠佳等缺陷，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，實現了高能、準直阿秒電子束團的產生。三維粒子模擬結果表明：HG??模式激光的獨特光場結構可高效提取等離子體電子，這些電子經激光光場周期性調制后，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，橫向向內電場則將束團發散角壓縮至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制方案，可產生所需的超強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動電子束的發散問題，為超高亮度X/γ射線輻射源產生、超快微觀過程探測等應用提供了新的技術路徑。
 

圖2. HG激光產生原理圖及魯棒性
 

　　相關研究得到了中國科學院戰略重點研究項目、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、科技部重點研發項目的支持。(超強激光科學與技術全國重點實驗室供稿)