近日，中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所強(qiáng)場物理國家重點實驗室研究團(tuán)隊在相對論渦旋激光驅(qū)動電子加速方面取得進(jìn)展。研究人員與歐盟ELI-Beamlines團(tuán)隊合作，發(fā)現(xiàn)近紅外圓偏振超強(qiáng)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(qiáng)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M(fèi)eV。通過載波包絡(luò)相位調(diào)制相對應(yīng)的橫向電場強(qiáng)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(zhǔn)直線性加速器中產(chǎn)生的反質(zhì)子束、邊緣增強(qiáng)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(jī)械研究所