近期，中國科學院上海光學精密機械研究所利用建成的“新一代超強超短激光綜合實驗裝置”基于自行研制的高性能200太瓦重頻激光，成功產生千分量級能散高能電子束。研究團隊創新性提出協同注入機制，利用激光的自聚焦演化實現電子束啁啾補償，在實驗上獲得了GeV量級、能散低至2.4‰的高品質電子束，這一成果將極大地推動臺式化新型輻射源的研制。相關的研究成果發表于《物理評論快報》上。
發展小型化、低成本激光粒子加速器是科學家們一直夢寐以求的目標。超強超短激光驅動的尾波場電子加速器具有比傳統的射頻加速器高出三個量級以上的超高加速梯度，為實現小型化的高能粒子加速器提供了全新技術途徑，對未來的同步輻射裝置、自由電子激光以及高能物理研究等也將帶來深遠的影響。近年來，激光尾波場電子加速研究已經取得許多重要進展，但是在產生高品質電子束方面還面臨諸多難題和挑戰，例如能散度壓縮與穩定性提高等，使其在應用方面的研究受到限制。
多年來，上海光機所瞄準基于激光加速的重大戰略需求，一直致力于高性能的激光尾波場電子加速器的研制，承擔了基金委國家重大科研儀器研制項目“新一代超強超短激光綜合實驗裝置”，在激光尾波場電子加速及其應用等方向提出獨具特色的中國方案，并取得了多項世界領先的研究成果——
▲2011年，在國際上首次成功實現基于級聯尾波場的準單能高能電子加速方案；
▲2013年，利用基于梯度注入的級聯電子加速方案，進一步提升電子束品質，實驗獲得了1.3 GeV的準單能高能電子束，驗證了第二空泡加速理論；
▲ 2016年，提出級聯尾波場加速新方案，突破了激光尾波場加速中能散度難以壓縮等重大技術瓶頸，實驗獲得了高亮度高品質的高能電子束，電子束六維相空間亮度遠高于當時國際上同類研究結果報道，接近世界最先進的直線加速器上所能獲得的電子束亮度；
▲在本次研究中，通過提升了激光系統的聚焦光束質量和工作穩定性，科研團隊進一步設計了簡單的單級氣體密度結構，在實驗上獲得了低能散（~0.2%）高能（~820 MeV）的電子束流（國際激光尾波場加速電子領域目前報道的最小能散），并將激光尾波場加速所獲得電子束的最高亮度紀錄提升了2-3倍，該項成果是臺式化激光電子加速領域首次將高能電子束能散壓縮至千分之二，對于實現臺式化激光尾波場加速器和新型輻射源的應用具有重要價值。
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