隨著激光技術(shù)的發(fā)展，通過激光和靶相互作用，實驗室已經(jīng)能夠獲得MeV量級的離子束。這些高能離子束應(yīng)用廣泛，如：慣性約束核聚變快點火、醫(yī)學(xué)治療、質(zhì)子束成像等方面。以往的研究主要側(cè)重于在激光傳播方向加速離子，而在方位角方向進行的離子加速，鮮有研究。
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的研究人員最近第一次利用三維PIC模擬對相對論強度下中空圓環(huán)拉蓋爾高斯（LG）激光與等離子體的相互作用進行了研究，其結(jié)果發(fā)在ScientificReports[ScientificReports.5:8274(2015)]。結(jié)果表明：（0,1）模的拉蓋爾高斯激光具有螺旋狀，可驅(qū)動等離子體在角向轉(zhuǎn)動。與常規(guī)的線偏振（LP）和圓偏振激光（CP）驅(qū)動的離子加速相比，LG激光產(chǎn)生的軸向離子角動量效果更明顯。另外，在LG激光加速過程中，電子和離子可被LG激光中心捕獲，并且可在中心處實現(xiàn)均勻壓縮。LG激光所特有的這種中空螺旋狀性質(zhì)，在產(chǎn)生具有軌道角動量的X射線、等離子體加速、慣性約束聚變中的快點火、天體物理的脈沖星研究等方面具有潛在應(yīng)用。
圖1左：三維PIC模擬示意圖。右：激光（第一行）、電子（第二行）、離子（第三行）在LG激光鉆洞過程中的演化圖。
圖2線偏振（LP）、圓偏振（CP）、拉蓋爾高斯（LG）激光驅(qū)動離子角向加速所對應(yīng)的軸向角動量比較。
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