啁啾脉冲激光加速电子的相关研究

论文摘要

作为一种相对简单的物理系统,真空激光加速这些年来得到了人们的很多关注。然而,在不受限制的自由空间传播的激光场,由于它的周期性和大于光速的传播相速度,电子与光场之间出现相滑移,从而使电子在加速和减速相之间震荡难以获得很大的净能增益。实际上,光场加速的关键是打破真空中加速和减速的对称。不受约束的自由空间光场加速机制主要有两种：有质动力加速机制和俘获加速机制。近年来,有许多人研究采用随时间变化的啁啾脉冲激光加速方案,他们发现啁啾脉冲激光确实能够大大促进加速效果。本论文首先对啁啾脉冲激光加速电子的机制进行了研究。我们研究发现,虽然和CAS加速一样啁啾脉冲加速的主加速阶段的电子被保持在加速相位相当长时间,但是实现的机制不同：CAS是因为光场存在一低相速度区而高速入射到这一区域的电子正好被加速俘获进入准同步主加速阶段;啁啾脉冲加速的低速入射电子处于光场的高相速度区,但是啁啾光场频率随时空坐标变化影响了光场相位变化规律,由于啁啾效应使电子感受的相位存在一个缓变区,电子在这一区域因此可长时间处于某一相位而被加速。我们还对啁啾系数、光束腰宽对加速的影响进行了分析。研究发现啁啾脉冲激光对质子的加速效果也比较好。对光场相速度的分析有利于我们深入理解啁啾脉冲激光加速电子的物理本质。我们对线极化啁啾脉冲光场中加速的相速度特性进行了研究。对线极化啁啾脉冲光场中加速的相速度特性我们给出了解释,并首次计算了在运动参照系中相对论性电子轨迹上的最小相速度。

论文目录

• 目录
• 摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 1.1 激光技术的发展
• 1.2 激光加速技术的发展
• 1.3 啁啾脉冲激光加速电子方案的最新进展
• 第二章 啁啾脉冲激光加速电子的机制
• 2.1 前言
• 2.2 啁啾脉冲激光场的描述
• 2.3 啁啾脉冲激光场加速电子过程中的相位变化
• 2.4 小结
• 第三章 啁啾脉冲激光加速电子的相速度特性
• 3.1 引言
• 3.2 啁啾激光场的相速度理论
• 3.3 电子在啁啾激光场中有关的相速度计算
• 3.4 运动坐标系中电子轨迹上的光场相速度
• 3.5 小结
• 第四章 总结
• 参考文献
• 在学期间发表论文列表
• 致谢