亚太瓦超短激光脉冲产生伽马辐射：预等离子体与脉冲持续时间的优化

摘要： 我们报道了一项关于电子在亚太瓦激光脉冲（强度约3×10^18 W/cm2，脉宽50飞秒）与等离子体相互作用下加速的实验与数值研究。通过额外施加脉宽8纳秒、强度约2×10^12 W/cm2的激光脉冲，在钼靶表面形成预等离子体层。研究表明：当纳秒脉冲超前飞秒脉冲15-25纳秒时，若保持能量恒定（相应降低强度至1700飞秒脉宽），轫致辐射γ射线产额会提升超过一个数量级。等离子体的干涉测量数据及光学/γ射线诊断结果表明，此类激光脉冲场中振荡电子对原子的碰撞电离，在电子密度分布形成过程中起关键作用。尽管存在纳秒脉冲影响，仍确定了该效应对放大自发辐射水平的敏感性。数值模拟显示，在大脉宽条件下，电子加速源于激光辐射受激拉曼散射过程中激发等离子体波的断裂效应。