近期,中國科學院上海
光學精密
機械研究所強場
激光物理國家重點實驗室在拉蓋爾高斯(LG)激光
驅動等離子體自準直加速機制方面取得進展,相關成果以“Topological structure effects of Laguerre-Gaussian laser on self-collimation acceleration mechanism”為題,在Frontiers in Physics上發表。
Jnna$6G)B %9M~f* 超強激光與等離子體相互作用,可以產生大量高能粒子,具有潛在的應用價值,例如:慣性約束聚變中的快點火方案、超快
成像、質子醫療、天體物理噴流機制研究等。而這些應用大都需要高品質的粒子束,尤其是對粒子束的高準直性有著特殊要求。
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研究團隊提出了一種利用環形LG激光驅動自準直粒子加速的機制。研究發現LG激光在環形光強半徑內具有向內的有質動力,在激光打靶相互作用過程中,橫向有質動力將會聚束等離子體,在激光光軸上形成半徑只有百nm尺寸的強流粒子束。與此同時,粒子束中的強電流會自洽產生強磁場通道,對等離子體進一步自準直,最終產生了高品質聚束粒子束。此外,研究還發現,合適的高拓撲荷數(l)可進一步改善LG激光對等離子的自準直效果,為慣性約束聚變快點火、質子醫療等應用所需要的高能量、高束流密度、高準直性粒子源提供了可行方案。
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@H7Wb} 圖1.拉蓋爾高斯激光(拓撲荷l=1,2,3)光強分布
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^@ 圖2.電子/離子密度分布和動量分布
4&_NJ\ 相關的研究工作得到了國家自然科學基金面上項目、上海自然科學基金面上項目、中科院原始創新0到1項目等項目的支持。
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https://doi.org/10.3389/fphy.2022.1054778