中国工程物理研究院 激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
在激光尾场加速中, 光学注入是一种有效的可控电子注入机制。然而, 低电量、大发散度的电子束特性无法满足实际应用的需要。为获得大电量、高品质电子束提出采用紧聚焦的超高斯激光作为注入脉冲的新型注入方案。研究发现, 相比于普通高斯激光, 紧聚焦的超高斯激光不仅能够将电子束发散度降低近一个数量级, 而且能够保持电子束电荷量不变。通过哈密顿理论模型证实, 离轴电子是发散度的主要来源, 而紧聚焦的超高斯激光极大地限制了离轴电子的注入, 因此有效地降低了电子束的发散度。
激光尾场加速 光学注入 电子束发散度 离轴电子 紧聚焦超高斯激光 laser wakefield accelerations optical injection emittance of electron beam off-axis injected electrons tightly focused super-Gaussian laser 强激光与粒子束
2018, 30(11): 111003
中国工程物理研究院 激光聚变研究中心, 等离子体物理重点实验室, 四川 绵阳 621900
发射度是描述束流品质的重要物理量，根据发射度和传输矩阵可以准确计算束流包络和发散角的变化。在考察传统加速器束流发射度测量方法的基础上，提出采用多狭缝法对激光尾场产生的电子束发射度进行测量。采用宽度为20 μm的多狭缝板对发射度为0.05 mm·mrad的激光尾场加速电子发射度进行测量，数值模拟结果表明采用多狭缝法测量的相对误差可以控制在5%以内。并给出了不同狭缝参数对测量精度的影响，模拟结果表明狭缝宽度对发射度测量精度影响最大。狭缝宽度越窄，测量精度越高，反之，则越低。
激光尾场加速电子 发射度 多狭缝法 laser-wakefield accelerated electron emittance multi-slit 强激光与粒子束
2016, 28(2): 022004
1 中国科学院上海应用物理研究所, 上海 201800
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 中国科学院上海光学精密机械研究所, 上海 201800
对中国科学院上海光学精密机械研究所(SIOM)即将开展的基于激光尾场加速(LWFA)电子束的自由电子激光（FEL）实验(SIOM-FEL)进行了数值模拟研究，提出利用直接外种子激光驱动的方案来获得FEL辐射。理论和仿真结果表明，采用直接外种子激光驱动模式，在束流能散为1%，发射度为0.3 mm·mrad的情况下，提高峰值电流强度到10 kA可以得到接近200倍增益的FEL辐射，而利用具有横向梯度的波荡器也可以在较低的束流强度条件下获得较高的辐射增益。
激光光学 自由电子激光 直接外种子激光驱动 高次谐波产生 激光尾场加速器 横向梯度波荡器
1 重庆大学 光电工程学院， 重庆 400030
2 中国工程物理研究院 激光聚变研究中心， 四川 绵阳 621900
针对SILEX钛宝石激光器参数，采用PIC数值模拟程序VORPAL对激光尾波场加速进行了模拟，得到了电子轨迹及能量数据，进而通过理论计算得到了空泡机制下X射线辐射特性。结果表明，空泡机制下高能电子在空泡中做betatron振荡且多数电子被加速到170 MeV左右；加速能量较低的电子(约100 MeV),其辐射谱为临界能量约3 keV的类同步辐射谱，发散角约为8 mrad，而能量较高的电子(约170 MeV)对应的光子临界能量约为10 keV。
激光尾场加速 betatron X射线 空泡 类同步辐射谱 粒子模拟 random radius serrated aperture amplitude modulation serrated aperture modulation large-scale diffraction filling factor
