通过非线性康普顿散射控制 $\gamma$ 光子的极化与涡旋电荷

高能涡旋 $\gamma$ 光子在许多领域具有重要应用，然而，它们的产生和角动量操纵仍然是巨大挑战。在此，我们首先研究了通过两色反向旋转圆偏振 (CP) 激光场的非线性康普顿散射，生成具有可控自旋和轨道角动量的涡旋 $\gamma$ 光子。使用能够分辨发射光子角动量的半经典方法计算了涡旋光子的辐射概率。我们发现，转移给发射光子的角动量由主导的光子吸收通道决定，导致产生具有螺旋度和扭转方向交替的结构化光谱。通过调节两色 CP 激光场的相对强度比，可以增强优先的光子吸收通道，从而控制发射 $\gamma$ 光子的极化和涡旋电荷，实现生成具有用户自定义极化和拓扑电荷的圆偏振涡旋 $\gamma$ 光子，这在核物理、天体物理、粒子物理等领域可能有大量应用。