时－频域调制光场加速带电粒子

本课题拟采用远离介质或任何边界条件的强激光场从两条思路来打破带电粒子在光场中加速减速的对称性，使得粒子能够获得净能：一、采用啁啾激光脉冲来加速带电粒子，由于光波频率分布随时间变化，预期带电粒子在其中加速减速不对称，甚至只有加速没有减速的多级加速效果。二、利用光场时-频域的精密控制得到一定频谱分布的激光脉冲(特别是光梳)来模拟加速粒子，根据模拟结果来调节相关参数达到减弱或消除减速相的影响。我们要解决的首要问题是这类光场的描述问题，即各电磁分量的求解。本课题是探索新的粒子加速机制的理论研究，对于相关的实验研究具有指导意义，相关研究还可加深人们对啁啾脉冲光场和一般频谱分布的脉冲光场的结构的认识。

本课题围绕时－频域调制光场加速带电粒子开展了相关研究工作。首先，就激光与粒子相互作用过程中涉及多频波时采用归一化单位的转换给出了处理方法，给出了双频双激光束叠加光场的电磁场一般表达式，并模拟研究了其中的电子俘获加速加强效应。我们发现相对较弱的调制光场能显著加强俘获加速效应，而这种加强效应与调制光场的极化状态关系不大。对啁啾脉冲光场的频谱分布结构进行了研究，研究了电子在其中的同步加速机制。我们发现啁啾光场频率随时空坐标变化影响了光场相位变化规律，由于啁啾效应使电子感受的相位存在一个缓变区，电子在这一区域因此可长时间处于某一相位而被加速。对电子轨道上相速度特点进行了计算并解释了产生这些特点的原因。此外，我们还研究了相速度在不同惯性系中的转换方法，对物质波的相速度分布和几率分布的关系也进行了研究。