【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】近期，中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機械研究所強場激光物理國家重點實驗室研究團隊，在基于相位融合效應(yīng)的電子束預(yù)聚束與臺式化自由電子激光的研究方面取得進展。相關(guān)的研究成果以“Bunching enhancement for coherent harmonic generation by using phase merging effects”為題發(fā)表于Matter and Radiation at Extremes。
 

　　得益于激光尾波場的超高加速梯度，激光尾波場加速器在驅(qū)動臺式化、低成本的自由電子激光方面具有巨大的潛力，實現(xiàn)激光尾波場加速驅(qū)動的臺式化自由電子激光也被認(rèn)為是未來十年的重要挑戰(zhàn)之一。結(jié)合激光尾波場加速的電子束高流強的特征，通過電子束預(yù)聚束等技術(shù)可以將電子束流強進一步提升至數(shù)十千安甚至百千安量級。即便沒有指數(shù)增益過程，這種超高流強的電子束通過一段較短的波蕩器也可產(chǎn)生強相干輻射。
 

　　研究團隊設(shè)計了基于相位融合效應(yīng)的電子束預(yù)聚束與臺式化自由電子激光方案。采用色散段-調(diào)制器-色散段的模式，得益于色散段1中引入的電子束相空間耦合，經(jīng)調(diào)制后的電子束通過與之匹配的色散段2后，束團內(nèi)不同初始能量或者發(fā)散角的電子能夠聚集在同一相位，進而顯著提升電子束的聚束效率。結(jié)合激光尾波場加速的電子束特征，研究團隊分別設(shè)計了基于電子束色散、角色散以及角度調(diào)制和色散的方案。結(jié)果表明，該方案能夠有效的將電子束的流強提升至數(shù)十千安甚至百千安量級。這種超高流強的電子束通過長度僅一米的波蕩器即可產(chǎn)生百兆瓦量級的強相干輻射。整個加速段與輻射段的尺寸可壓縮至3.5米以內(nèi)，為更加緊湊型的X射線自由電子激光的研制提供了可行的方案。
 

　　相關(guān)工作得到了國家自然科學(xué)基金、中國科學(xué)院穩(wěn)定支持基礎(chǔ)研究領(lǐng)域青年團隊、中國科學(xué)院青促會等項目的支持。
 

　　圖1. 基于相位融合效應(yīng)的電子束預(yù)聚束與臺式化自由電子激光方案。(a)束流線以及電子束參數(shù)演化。(b−c)電子束縱向相空間分布。(d−e)輻射段入口處電子束參數(shù)及聚束因子。