螺旋光束中激光直接驱动的电子加速与能量增益

我们详细研究了对应于螺旋光束 $\text{LG}_{0m}$（方位角模式 $m=\left\{1,2,3,4,5\right\}$）的傍轴 Laguerre-Gaussian 模式中的激光直接驱动电子加速。由于基模高斯光束 $\text{LG}_{00}$ 与螺旋光束 $\text{LG}_{0m}$ 的有质动力差异，我们发现导致半高全宽处最活跃电子的最优束腰对后者而言小于前者两倍以上，且对应于激光功率 $P_0 = \left\{0.1,1,10\right\}$ PW 时的几个波长 $\Delta w_0=\left\{6,11,19\right\}\lambda_0$。我们还发现，对于方位角模式 $m\geq 3$，最优束腰应小于 $\Delta w_0 < 19 \lambda_0$。使用这些最优值，我们观察到螺旋光束中电子的平均动能增益比基模高斯光束大约高一个数量级。该平均能量增益随方位角指数 $m$ 增大，从而在激光传播方向上产生能量为几百 MeV 的准直电子。