基于非线性等离子体镜的 achromatic 光学用于保持 plasma 加速器阶段间束流质量

等离子体加速承诺通过组合或分阶段实现高能粒子束。然而，来自高发散和能量 spread 的色散误差使得在等离子体加速器阶段之间传递束流并非易事。本文描述一种为分阶段优化的紧凑 achromatic 晶格，基于新型光学元件：非线性等离子体镜。该晶格可实现对多 percent 能量 spread 的 emittance 保持，并具备可调 $R_{56}$ 功能，可实现束长保持或纵向自纠错机制。对等离子体镜方案的性能与局限进行解析建模和数值模拟，并与基于四极管和六极管磁体的更传统却新颖的解决方案进行比较。后者功能虽完整，但长度是前者的两倍，元件数量约为前者的两倍，且能量带宽更窄。最后描述了一种用于 TeV 能级的解决方案，其中所有长度随能量平方根比例缩放，且协同与非协同 synchrotron 辐射的有害效应被缓解。