超强超短激光脉冲在低密度等离子体通道中空泡机制加速电子的研究

利用超快超强激光脉冲与等离子体作用，实现小型化粒子加速器产生高性能电子束，对核聚变物理，X光源产生，医学癌症治疗等领域有重大的应用价值。目前，激光等离子体相互作用中的电子加速普遍存在激光能量转化效率低，产生的电子束在空间上容易发散，稳定性离实际应用还有一段距离等缺陷。本项目利用超强超短激光脉冲在低密度离子体通道中形成稳定的电子空泡(尾波场)的特点来解决以上问题。本课题拟开展超强超短激光脉冲在低密度等离子体通道中空泡机制加速电子的研究，提出增加通道壁附近等离子体密度来增加鞘层回流电子数量，及在低密度等离子体通道中采用双激光脉冲对撞的方案来加速电子，通过数值模拟探索获得高性能电子束的最佳条件，有望获得方向性好、能量高、能散度小以及更远距离稳定传输的电子束，且进一步提高激光脉冲的能量转换效率。本课题能为激光等离子体加速电子的应用奠定基础和提供有益的思路。