本技术公开了一种紧聚焦圆偏振激光场中高能电子的三维运动轨迹分析方法,包括如下步骤:S1.矢量势模型确定:根据相对论电子的幅度参数、相位参数、焦点直径、脉冲宽度和激光脉冲宽度,构建描述了激光脉冲的电场和磁场分布的飞秒紧聚焦高斯激光脉冲的矢量势模型;S2.确定运动方程:根据矢量势模型,推导出描述带电粒子在电磁场中运动的洛伦兹方程,描述电子在激光场中的能量变化;S3.确定电子在电磁场中的速度分量,基于这些速度分量,进一步分析电子的运动轨迹;S4.轨迹模拟:将速度分量代入直角坐标系中,模拟电子的三维运动轨迹,通过数值计算,得到电子在激光场中的运动路径。
背景技术
目前,紧聚焦圆偏振激光场中的高能电子运动主要通过实验观测和理论模拟来研究。电子在强激光场中被加速至接近光速时,其运动遵循相对论力学,称为相对论性电子运动。通过相对论性电子运动探测,科学家能够准确了解高速电子的动力学特征,如轨迹、速度、加速度、能量以及其与电磁场的相互作用。这对新型粒子加速器的发展、激光与物质相互作用的探索以及高能物理研究的推进具有重要意义。
尽管线性偏振激光场已经用于研究电子运动,但其电子轨迹通常局限于二维平面,难以全面描述和控制三维空间中的电子运动。为深入研究电子的三维运动规律,紧聚焦圆偏振激光场被提出来。该场具有良好的对称性和稳定的相位关系,能够更有效地控制电子的三维轨迹。然而,现有技术在该领域仍面临挑战,如三维模拟精度不高,调控手段有限。
因此,若是可以进一步解决当前技术中的不足,便可以实现对高能电子运动的精确操控。这将为激光加速器的发展、激光聚变研究以及高能物理实验提供强有力的支持,并推动强场物理学科的发展。
实现思路