上海光机所利用拉盖尔高斯强激光在等离子体中实现螺旋锥钻孔

　　随着激光技术的发展，通过激光和靶相互作用，实验室已经能够获得MeV量级的离子束。这些高能离子束应用广泛，如：惯性约束核聚变快点火、医学治疗、质子束成像等方面。以往的研究主要侧重于在激光传播方向加速离子，而在方位角方向进行的离子加速，鲜有研究。

　　中科院上海光机所强场激光物理国家重点实验室的研究人员最近第一次利用三维PIC模拟对相对论强度下中空圆环拉盖尔高斯(LG)激光与等离子体的相互作用进行了研究，其结果发在Scientific Reports [Scientific Reports.5:8274(2015)]。结果表明：(0,1)模的拉盖尔高斯激光具有螺旋状，可驱动等离子体在角向转动。与常规的线偏振(LP)和圆偏振激光(CP)驱动的离子加速相比，LG激光产生的轴向离子角动量效果更明显。另外，在LG激光加速过程中，电子和离子可被LG激光中心捕获，并且可在中心处实现均匀压缩。LG激光所特有这种中空螺旋状性质，在产生具有轨道角动量的X射线、等离子体加速、惯性约束聚变中的快点火、天体物理的脉冲星研究等方面具有潜在应用。 (强场激光物理国家重点实验室供稿)

　　图1 左：三维PIC模拟示意图。右：激光(第一行)、电子(第二行)、离子(第三行)在LG激光钻洞过程中的演化图。

　　图2 线偏振(LP)、圆偏振(CP)、拉盖尔高斯(LG)激光驱动离子角向加速所对应的轴向角动量比较。