【摘 要】
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自世界上第一台激光器诞生后,各种激光技术不断出现,啁啾脉冲放大技术更是将激光脉冲强度提升至1022W/cm~2,使得激光脉冲的宽度达到飞秒乃至阿秒级别。如此高强度的激光脉冲与高能电子相互对撞时,会产生出强度更高、脉宽更短、相干性更好且可调谐的二次辐射脉冲。这种辐射脉冲可作观测原子等微观粒子内部反应的时间尺度,还可利用其独特“水窗”波段的无损探测细胞内部。为了进一步利用好二次辐射脉冲,对于高能电子与
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自世界上第一台激光器诞生后,各种激光技术不断出现,啁啾脉冲放大技术更是将激光脉冲强度提升至1022W/cm~2,使得激光脉冲的宽度达到飞秒乃至阿秒级别。如此高强度的激光脉冲与高能电子相互对撞时,会产生出强度更高、脉宽更短、相干性更好且可调谐的二次辐射脉冲。这种辐射脉冲可作观测原子等微观粒子内部反应的时间尺度,还可利用其独特“水窗”波段的无损探测细胞内部。为了进一步利用好二次辐射脉冲,对于高能电子与超短超强激光脉冲的相互作用的深入研究是必要的。本文主要基于高能电子与超短超强激光脉冲对撞模型,结合电动力学公式和能量守恒公式进行理论推导,通过MATLAB软件对多种情况进行仿真,进而研究高能电子与激光对撞过程中的运动状态。除此之外,还研究了在不同观测角度、激光初相、激光强度的情况下,二次辐射脉冲的功率谱、空间谱和频谱。在文末章节处,寻找产生攸秒级别辐射脉冲的合适的激光脉冲参数,并对其辐射特性进行了研究。通过仔细分析获得的结果,首先发现高能电子在超短超强激光脉冲中的运动轨迹为螺旋状,电子的纵向速度先减小后增大。其次,发现二次辐射脉冲的最佳观测角度与超短超强激光脉冲的初相相一致,与激光脉冲初相相差越大的观测角度观测出来的二次辐射脉冲的峰值功率越低,脉宽越宽。除了观测角度和激光脉冲初相外,激光脉冲强度也对二次辐射具有重要影响,激光脉冲强度越大,二次辐射脉冲的峰值功率也就越大,脉宽也就越窄。最后发现当激光脉冲的归一化强度0a=90的情况下,在最佳观测角度处观测二次辐射脉冲可以得到攸秒级别的辐射脉冲。
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