1979年Tajima和Dawson提出了利用激光尾波场加速电子的概念,但是直到本世纪初,由于超强超短脉冲激光技术的迅猛发展,激光尾波场电子加速器的研究才获得突破性的进展。2004年,国际上3个著名实验室分别成功的在毫米量级的等离子体尾波场中产生了百MeV级的单能电子束,同时发表在第431期的Nature杂志上,这是激光尾波场电子加速器发展过程中的一个重要里程碑,迎来了小型化粒子加速器的黎明。Nature杂志特别就这次突破做了封面报道,并将这种电子束评价为“梦之束”。超强超短激光驱动的尾波场电子加速器相比于传统的高能粒子加速器的极限加速电场高出三个量级以上,为实现小型化的高能粒子加速器提供了全新概念和技术途径,同时对未来的同步辐射装置、第五代光源自由电子激光以及高能粒子物理等的研究与发展产生重要影响。
近几年来,上海光机所强场激光物理国家重点实验室在激光尾场电子加速器研究方面取得重要进展,国际上首次成功实现全光驱动的双尾波场级联电子加速新方案,突破了传统单级激光电子加速方案中电子注入与电子加速两个基本物理过程无法分离与分别控制的重大瓶颈,实验获得了GeV级低能散度高能电子束和187GV/m的超高加速梯度等突破性研究成果。最近,采用级联尾场加速方案,通过控制、优化电子注入器、注入相位和导引传输,电子束性能又得到显著提高。本报告介绍和回顾了近年来国际上激光尾场电子加速的发展状况,重点介绍强场激光物理国家重点实验室在激光尾场电子加速器研究方面取得的主要进展。
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