作者:颜学庆等 来源:PRL 发布时间:2011-12-27 14:40:01
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激光加速-强场物理研究获进展
 
北京大学核物理与核技术国家重点实验室&应用物理与技术研究中心颜学庆教授、陈佳洱院士、贺贤土院士与合作者近期在激光加速-强场物理中又取得了重要研究进展,发表了题目为“Laser Shaping of a Relativistic Intense, Short Gaussian Pulse by a Plasma Lens” (PRL 107, 265002 (2011)) 的论文。研究中首次提出“激光等离子体透镜”的概念,用于提高激光的对比度、聚焦光强和脉冲整形,对强场激光物理的发展将产生重要影响。
 
理论和加速实验研究表明,激光加速梯度可以达到100GV/m以上(比常规射频加速器高3~6个量级)。然而由于理论和技术的限制,激光加速离子的有效长度很短,实验中离子能量增益仅仅在几十MeV左右。该研究小组在前期的研究中发现超短超强激光与固体靶相互作用时存在一种稳相加速机制(PRL, 100, 135003 (2008); PRL. 102, 239502 (2009)); PRL 102, 239502 (2009):即当激光归一化光强与膜片归一化厚度相当时,圆偏振激光可以如常规加速器一样对离子进行加速和纵向聚束,从而可以产生高品质的高能单色离子。通过国际合作,我们在多次实验中成功地证实了稳相加速机制的存在和优点(PRL 103, 245003 (2009); PRL 107, 115002 (2011))。这些实验虽然证实了该方法可以大幅度提高离子束的能量、束流品质和束流强度。研究表明该方法加速质子到100MeV需要1021W/cm2以上的聚焦光强,薄膜靶对激光的信燥比也提出了极高的要求(>1010 @10ps),对高功率激光提出了苛刻的要求。
 
在最近的研究工作中提出在薄膜靶之前放置 “激光等离子体透镜”的新方法,可以对激光脉冲实现很强的横向聚焦,大幅度提高激光光强,缩短脉冲上升时间和改善脉冲的对比度。审稿人评论认为这是一个新的突破:The present work undoubtedly the present work undoubtedly breaks new ground and is of interest to many physicists。这有望提供新的技术途径来提高激光的对比度或者降低薄膜靶对激光对比度的要求,同时大大提高激光的聚焦光强。3年级博士生王鸿勇和重点实验室优秀博士后林晨在该研究中做出了重要贡献。
 
该项研究得到国家自然科学杰出青年基金、基金委重点项目和863项目的资助。还得到了核物理与核技术国家重点实验室和北京大学应用物理与技术研究中心资助。(来源:北京大学)
 
 
 
 
 
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