近日，中國科學院上海光學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動電子加速方麵取得進展。研究人員與(yu) 歐盟ELI-Beamlines團隊合作，發現近紅外圓偏振超強LG激光與(yu) 超薄等離子體(ti) 靶相互作用，可以驅動產(chan) 生高能阿秒電子片。相關(guan) 研究成果發表於(yu) 《高能激光科學與(yu) 工程》（High Power Laser Science and Engineering）。

渦旋激光由於(yu) 其特殊的光場結構，被廣泛應用於(yu) 弱光光鑷、強光粒子操控等研究。該項研究中，研究人員發現渦旋激光自身光場可以提供一個(ge) 類似“空泡”的結構，其縱向加速電場可以穩相加速電子束至數百MeV。通過載波包絡相位調製相對應的橫向電場強度，可以實現對電子片形狀的不同調製。三維粒子模擬結果顯示，在特定載波包絡相位下，電子片可被調製成一個(ge) 內(nei) 直徑約10微米的電子環，其縱向時間尺度約為(wei) 670阿秒，電荷量約0.19納庫倫(lun) 。該高能環狀電子束可應用於(yu) 準直線性加速器中產(chan) 生的反質子束、邊緣增強電子成像、特殊結構x或γ射線產(chan) 生、納米材料分析與(yu) 操控等潛在方向。

相關(guan) 工作得到了國家自然科學基金、中科院戰略性先導科技專(zhuan) 項（B類）、中科院基礎前沿科學研究計劃“從(cong) 0到1”原始創新項目、上海市軍(jun) 民融合發展專(zhuan) 項資金科技創新支持項目基金等支持。

圖1 三維模擬中的電子環與(yu) 激光場

圖2 激光電場與(yu) 電子片密度分布演化

來源：上海光學精密機械研究所