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我院激光研究团队科研成果荣获上海市自然科学一等奖

近期,上海交通大学物理与天文学院和中科院物理研究所组成的联合研究团队由于他们在激光尾波场驱动的电子加速和辐射机制研究方面的成果,荣获了2018年度上海市自然科学一等奖。

超短强激光脉冲在等离子体中激发出的大幅尾波场可以承载比传统射频加速结构高出3个量级的加速梯度,极具潜力用于建造新一代紧凑型加速器和辐射源装置。经过近40年的发展,该领域在尾波场激发、电子加速和辐射产生方面已经取得了巨大的进步,在某些方面已接近实用化。美、欧、日等国都于近期启动了多个长期项目用于该方面的基础和应用研究。激光尾波加速及辐射要获得广泛的高精尖应用,需要解决包括被加速电子束品质提升、高效多频段辐射产生及控制两方面的关键问题。十余年来上海交通大学和中科院物理研究所构建的激光尾波加速和辐射研究团队,围绕这两个问题开展了系统的研究,产生了重要国际影响。主要的创新点有:

1.提出了基于高价原子离化的电子注入机制,为实现稳定的高品质电子加速提供了解决方案,电子束能散和发射度分别比已有方案降低一个数量级。离化注入机制已经被国内外大量实验所证实,该机制已成为等离子体加速中控制电子注入最有效的方案之一。

2.提出了模式转换机制,利用激光尾波产生从太赫兹到X射线频段的高效辐射;提出新等离子体密度构型,可产生阿秒电子层注入及阿秒电磁脉冲辐射;提出了多次电子注入,并实验验证了同时实现高品质电子加速和高亮度X射线辐射。

这些工作为激光尾波场驱动的电子加速和辐射机制研究提供了新颖的解决方案和思路,得到国际同行的广泛引用和高度评价。相关成果被Nature Physics, Physical Review Letters等本领域顶级期刊多次引用,四次入选中国光学年度重要成果。项目成员在有关该领域重要国际会议上做邀请报告50多次;在有关激光尾场加速方面共发表SCI、EI论文40余篇;出版学术专著2部;授权专利四项。项目研究成果应用于国内和欧盟的粒子加速和辐射重大研究平台建设。

项目成员荣获2018年度香港求是基金会杰出科技成就集体奖;第一完成人盛政明教授荣获2007年度长江学者奖励计划、2007年度中国物理学会饶毓泰物理奖,2016年度海外华人物理与天文学会亚洲成就奖等,并入选美国APS-FELLOW,和英国IOP-FELLOW;本项目已培养国家青年千人计划获得者3名,德国洪堡学者4名,IUPAP青年科学家奖1名,蔡诗东等离子体物理奖8名,以及光学学会研究生王大珩光学奖3名,大大促进了本领域国内年轻人才的培养。本项目组在2006 年发起首届亚洲激光等离子体加速和辐射暑期学校,先后在中国、日本、韩国、中国台湾等地举办,迄今已经举办了7 届,推动了亚洲各国在这个领域的研究和人才培养。项目组还于2011 年第一次在中国举办了激光加速方面的重要国际研讨会LPAW,推动了国内在这个领域的研究。