近日，中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機械研究所強場物理國家重點實驗室研究團隊在相對論渦旋激光驅(qū)動電子加速方面取得進展。研究人員與歐盟ELI-Beamlines團隊合作，發(fā)現(xiàn)近紅外圓偏振超強LG激光與超薄等離子體靶相互作用，可以驅(qū)動產(chǎn)生高能阿秒電子片。相關(guān)研究成果發(fā)表于《高能激光科學(xué)與工程》（High Power Laser Science and Engineering）。

渦旋激光由于其特殊的光場結(jié)構(gòu)，被廣泛應(yīng)用于弱光光鑷、強光粒子操控等研究。該項研究中，研究人員發(fā)現(xiàn)渦旋激光自身光場可以提供一個類似“空泡”的結(jié)構(gòu)，其縱向加速電場可以穩(wěn)相加速電子束至數(shù)百MeV。通過載波包絡(luò)相位調(diào)制相對應(yīng)的橫向電場強度，可以實現(xiàn)對電子片形狀的不同調(diào)制。三維粒子模擬結(jié)果顯示，在特定載波包絡(luò)相位下，電子片可被調(diào)制成一個內(nèi)直徑約10微米的電子環(huán)，其縱向時間尺度約為670阿秒，電荷量約0.19納庫倫。該高能環(huán)狀電子束可應(yīng)用于準直線性加速器中產(chǎn)生的反質(zhì)子束、邊緣增強電子成像、特殊結(jié)構(gòu)x或γ射線產(chǎn)生、納米材料分析與操控等潛在方向。

相關(guān)工作得到了國家自然科學(xué)基金、中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項（B類）、中科院基礎(chǔ)前沿科學(xué)研究計劃“從0到1”原始創(chuàng)新項目、上海市軍民融合發(fā)展專項資金科技創(chuàng)新支持項目基金等支持。

圖1 三維模擬中的電子環(huán)與激光場

圖2 激光電場與電子片密度分布演化

來源：上海光學(xué)精密機械研究所