相对论皮秒激光在低密度等离子体中直接加速的 电子束的横向分布特征研究

• 作者: 华剑飞 吴玉迟 张晓辉 朱斌 董克攻 谭放 谷渝秋 鲁巍
• 来源期刊: 物理学报
• 关键词: 激光直接加速 电子横向分布
• 年，卷（期）: 2019,（19）
• 所属期刊栏目: 气体、等离子体和放电物理
• 页码范围: 165-171
• 页数: 7页
• 字数: 5410字
• 语种: 中文
• DOI: 10.7498/aps.68.20191106

摘要

相对论皮秒激光与低密度等离子体作用可以通过"激光直接加速"机制获得超有质动力定标率的高能电子,且电荷量可以达到百nC级,在伽马射线产生、正电子产生等方面具有重要应用.然而激光直接加速电子束相比激光尾场加速电子束具有更大的发散角,同时实验观测的横向束分布也不均匀,但是其中的物理机制研究较少.本文通过二维粒子模拟证明,相对论皮秒激光在低密度等离子体中驱动的激光直接加速中,高能电子束会在激光偏振方向分叉,而且电子能量越高这种现象越明显.文章通过细致的理论分析解释了这种高能电子横向分布产生"分叉"结构的内在原因.在激光直接加速的过程中,电子在纵向获得加速的时候,它在激光偏振方向(横向)betatron振荡的动能也会随之增加,当电子的能量足够高时,二者呈线性关系,因此高能电子的横向速度的振幅近似相等,这种相等的振幅最终导致了高能电子束在激光偏振方向的分叉.