基于上游激光的纵向相位空间增强
光学
2026-01-08 v1 高能物理 - 实验
应用物理
摘要
控制高亮度相对论电子束的纵向相位空间对于推进广泛的带电粒子仪器和科学前沿至关重要。实现这一控制的通用方法涉及对光子发射激光的时间分布进行帕秒级的调制，这一长期存在的技术挑战。近期的激光加工技术发展使能够创建高功率、帕秒级的对称和非对称时间轮廓，这些轮廓能够精细调控相对论带电粒子束中复杂的空间电荷动力学和外部场效应。本文演示了，通过在LCLS-II超导注入器上实现紫外光子掏射激光的时空加工，我们能够在无需下游校正的情况下，对纵向相位空间实现确定性控制。我们发现，这种光学非对称性在低（40 pC）和高（80 pC）电荷 regimes 中都会产生自线性化效应，有效抑制了非线性压缩和能量色差。因此，该方法预计能够保持与理想的flattop或常规高斯轮廓相当的低辐射率，同时提供更佳的电流均匀性和shot-to-shot稳定性。这些结果表明，时空激光加工是一个紧凑、可推广的工具，用于直接优化束流亮度。
引用
@article{arxiv.2601.03580,
title = {Upstream Laser-based Longitudinal Enhancement of Relativistic Photoelectrons},
author = {Hao Zhang and Randy Lemons and Jack Hirschman and Nicole Neveu and Nicolas Sudar and River Robles and Paris Franz and David Cesar and Zihan Zhu and Mathew Britton and Kurtis Borne and Zhen Zhang and Kirk A. Larsen and Benjamin Mencer and Justin Baker and Chad Pennington and Razib Obaid and Yuantao Ding and Ryan Coffee and Gabriel Just and Feng Zhou and Ji Qiang and James Cryan and Joseph Robinson and Agostino Marinelli and Sergio Carbajo},
journal= {arXiv preprint arXiv:2601.03580},
year = {2026}
}