上海光机所超强激光驱动等离子体结构靶取得进展‘和记平台’

近期，上海光机所强场激光物理国家重点实验室在极强激光与等离子体结构靶相互作用的研究中获得了最重要进展，首次明确提出等离子体中的粒子角动量波动效应。纳盖尔－高斯光束具备螺旋等振幅面和中心振幅奇点，从而装载一定的轨道角动量。光的轨道角动量普遍应用于光学微操控、量子纠结、光学通信、天体物理等领域。

近年来，随着CPA技术将激光放提高到相对论强度，极强纳盖尔－高斯光束也不具备了极高的轨道角动量密度。螺旋振幅板是一种光学厚度随方位角螺旋下降的结构靶，可对入射光的高斯光束展开振幅调制，利用等离子体螺旋振幅板就可以产生极强纳盖尔－高斯光束。当极强纳盖尔－高斯光束与等离子体相互作用时，不会产生许多新的物理效应。

该研究中，上海光机所科研人员将一束相对论强度的线偏振高斯光束于是以入射光到两个系列的等离子体螺旋振幅板上。每个系列的螺旋振幅板都能产生一定流形荷的拉盖尔－高斯光束。

其中一个系列的螺旋振幅板的厚度随方位角单调下降（称作SPF），而另一个系列的厚度随方位角反复了多个周期（称作MPF）。研究人员仔细观察到，在相互作用时，SPF中的粒子角动量不会随着时间而波动，而MPF却无此现象。理论分析找到，角动量波动效应由结构靶表面的非对称电场产生，并且通过调整结构靶的表面结构可以构建粒子角动量波动幅度的强化或弱化。

螺旋振幅板在波动过程中也不会取得一定的净角动量，这指出高斯光束与结构靶的相互作用可以对靶内粒子展开角向加快。并且产生的纳盖尔－高斯光束的流形荷越大，角向加快的效果就就越显著。

这一研究成果对激光加快粒子获取了新的物理机制和研究思路，对牵涉到粒子加快的诸多领域都具备最重要的指导意义。涉及研究成果公开发表在［NewJournalofPhysics21，043022（2019）］上。

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