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超短超强激光对电子的加速 余玮 中科院上海光机所 。激光电子加速器 。激光等离子体中的高能电子 ．驻波加速 。行波加速 ●f 卜、 桉段趣矿 ；努女完一湖警电寻 高V鲁铗翱铋 离}氛惕 l●●●●●●●＼ 光强的影响 ·电子的运动由洛仑兹方程描述： dPldt=a芦／af+(舀．v)P=一e豆一e面xB／c 卢，i为电子动量与速度，丘豆为激光电、磁场。 - 一 一 一 aP}8t=eE．P=m砬 ，，A为激光强度与波长。 中的两个非线性项定义为有质动力，可证明它等于光场中电 子能量的梯度： 口 砷 1 厂口=一三(历×B)一(厅·V)p=-mCzV， ·当序1018Wpm2／cm2时，相对论效应必须考虑： 卢=肌砂， ，=(1一u2／c2)-A／2 基本方程 ·引入矢势、标势彳，巾并采用库仑规范v．j=0。 ·令电子动量芦=再+异，丘=螂茁、丘=小声为非旋矢量和有源矢 量，分别满足Vo丘=o和V×五=0．。 横模运动 0=eA／c 纵模运动 舒t|at=eV迂,-mc2Vr 电荷分离场 V2①=4xe(，z—Zhf) 波动方程 ^- 1 · 相对论因子 (a=叫，脚2) P?lm2c=y2a2-1， j，母：矢、标势，k：波数，打，q：电子、离子密度， ，lc：临界密度。 激光电子加速 ·超强激光场是当前最强大的电场，其成本远低于传统的加速 装置。最简单的激光加速方案：直接利用真空中激光脉冲。 ·平面激光脉冲中的电子能量： 、 y=W／mc2=yi+口2／2 其中口：eA／埘c2，以为初始能量。 -平面脉冲并不能加速电子：离开脉冲后y，=Yi 一但在脉冲峰(口=口0)附近有可观的能量增益 △‰aX=ail2 关键是如何使电子在进入脉冲下降沿以前脱离光场。 ———卜 C ·实验与数值模拟发现聚焦脉冲能有效地加速电子，即高能电 子可以从聚焦脉冲中心取出(extract)。 li ●电子横向振幅接近光腰【PRE，34833(1995)]
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