Improvement of all-optical Compton $γ$-rays source by reshaping colliding pulse
全光康普顿散射是产生高质量$γ$辐射源的一种重要方法。采用基于激光尾场加速器的脉冲，实验上更容易实现。当尾场加速阶段结束时，驱动激光被后向反射，从而自然地与高能电子碰撞。为了提高反射脉冲强度，通常采用抛物面聚焦等离子体镜代替平面反射靶。但是凹面聚焦镜也会使出射光子束的单色性和准直性变差。为了克服这些问题，我们提出采用阶梯聚焦等离子体镜来反射驱动脉冲。阶梯目标反射脉冲的纵向长度较大，强度较小。它使出射光子束除了具有较大的出射能量和较高的激光利用效率外，还具有较好的单色性和准直性。通过各种数值模拟，证实了阶梯聚焦镜反射机制的鲁棒性。
2022-05-27 hep-th physics.app-ph physics.optics
Compton Process in Intense Short Laser Pulses
利用强场量子电动力学框架计算了电子与强激光束散射时的康普顿辐射谱。我们将这些强激光束模拟为有限长度的平面波前沿脉冲，类似于Neville和Rohrlich [Phys. Rev. D { \bf 3}，1692（1971）]，或模拟为这样的脉冲串。康普顿光子的能量和角分布的表达式推导出，这两种情况的比较变得有意义。比较了孤立激光脉冲和激光脉冲训练序列的频率分布，发现对于长脉冲持续时间的结果非常一致，而对于超短激光脉冲，结果却很不一致。还研究了发射辐射的角分布对脉冲持续时间的依赖性。对于很短的激光脉冲，角分布明显不对称，这种不对称随着激光场振荡次数的增加而逐渐消失。这些不对称性归因于描述入射激光束的矢势的不对称性。
2012-06-05 hep-ph physics.acc-ph physics.optics
Volkov States and Non-linear Compton Scattering in Short and Intense Laser Pulses
超相对论电子束与强激光脉冲的碰撞使得在高强度区域研究QED成为可能。目前的高强度激光器大多以几十飞秒的短脉冲持续时间（即，仅几个光学周期）操作。对短脉冲效应的深刻理论理解不仅对于研究高强度激光物质相互作用的基本方面非常重要，而且对于作为新型X射线和γ射线辐射源的应用也很重要。在这篇文章中，我们简要概述了高强度QED的理论，重点是由于短脉冲持续时间的影响。讨论了非线性康普顿散射中由于脉冲宽度较短而引起的非线性光谱展宽及其补偿。
2017-01-08 hep-ph physics.plasm-ph
Inverse Compton scattering from solid targets irradiated by ultra-short laser pulses in the $10^{22}-10^{23}\,\mathrm{W/cm^2}$ regime
采用粒子模拟方法研究了超强激光脉冲与薄固体薄膜相互作用中通过非线性逆康普顿散射过程（ICS）产生的高能γ射线辐射。它示出的ICS光子的角分布有一个向前取向的两个方向的结构，中心在一个角度$\vartheta = \pm 30^\circ$，一个值预测的理论模型的基础上的驻波近似的电磁场在前面的目标，这只增加在最高的强度，由于更快的钻孔，这使得近似无效。转换效率随驱动脉冲强度呈超线性增加。通过电子核韧致辐射的发射相比，它表明，更高的吸收，更快的钻孔进一步增强，在具有较低的原子序数的目标强烈有利于ICS过程。
2019-12-17 physics.plasm-ph
Supercontinuum and ultra-short pulse generation from nonlinear Thomson and Compton scattering
在经典电动力学和量子电动力学的框架下，研究了高能电子与强光脉冲碰撞的非线性汤姆逊和康普顿过程。光谱调制的发射辐射，出现振荡或脉动结构，观察和解释。结果表明，这两个过程产生的带宽辐射跨越的范围内的几个兆电子伏，这发生在一个小圆锥沿碰撞电子的传播方向。最重要的是，这些宽带结构是暂时相干的，这证明了汤姆逊和康普顿过程导致超连续谱的产生。结果表明，来自超连续谱的辐射可以合成为zeptosecond（甚至可能是yeptosecond）脉冲。因此，确认汤姆逊和康普顿散射可以用作超短辐射的新来源，为强激光物理开辟了新的物理领域。
2013-11-19 hep-ph physics.acc-ph physics.atom-ph
High Efficiency Gamma-Ray Flash Generation via Multiple Compton Scattering
对四束对称碰撞激光脉冲辐照近临界密度（NCD）靶产生γ射线闪光进行了数值研究。在峰值强度约为$10^{23}$ W/cm $^2$的情况下，激光脉冲通过直接激光加速来提高电子能量，同时用有质动力将它们向内推动。在用反向传播的激光反向散射之后，被加速的电子被捕获在由激光脉冲的相干重叠产生的光晶格或电磁驻波（SW）中，并且以多康普顿散射方式发射伽马射线光子，其中电子充当将能量从激光传递到伽马射线的介质。从激光脉冲到γ射线的能量转换率可高达50%
2016-10-04 physics.plasm-ph
Impact of ion mobility on nonlinear Compton scattering of an ultra-intense laser pulse in a plasma
我们证明了由高强度激光脉冲驱动的等离子体的非平凡色散定性地影响由激光脉冲触发的基本非微扰QED过程，即使在没有电子留在相互作用体积中的情况下，例如，因为有质动力的排出在无电子的情况下，这种等离子体效应由残余离子的响应电流作为对激光传播的色散效应来介导。因此，残留离子充当传播的电磁激光场的有效背景。我们证明，这对基本的非线性QED过程的光子发射的电子吸收大量的激光光子，称为非线性康普顿散射的影响。在两个示例性的情况下，我们发现离子等离子体抑制和增强的光子发射率约$10\%$的中间和高的激光强度，分别。后一种增强没有经典的类似物。
2020-05-05 hep-ph physics.plasm-ph
Optimizing Laser Pulses for Narrowband Inverse Compton Sources in the High-Intensity Regime
相对论电子对超强短激光脉冲的散射使人们可以产生大量的X射线或$γ$射线光子，但以牺牲光谱宽度为代价--激光的时间脉冲不可避免地导致相当大的光谱展宽。在这封信中，我们描述了一种简单的方法来产生优化的激光脉冲，补偿非线性光谱展宽，并可以被认为是两个相反的线性啁啾脉冲相对于彼此延迟的叠加。我们建立了一个简单的分析模型，使我们能够预测这样的双脉冲的最佳参数-延迟，啁啾量和相对相位--产生窄带γ射线谱。我们的预测证实了数值优化和模拟，包括3D效果。
2019-02-27 hep-ph physics.acc-ph physics.atom-ph
Narrowband inverse Compton scattering x-ray sources at high laser intensities
基于激光脉冲的逆康普顿散射的窄带X射线源和伽马射线源由于增加其带宽的非线性效应的开始而受到允许的激光强度的限制。已经提出，具有适当频率调制的激光脉冲可以补偿这种有质动力加宽并减小谱线的带宽，这将允许在高强度区域中操作窄带康普顿源。因此，本文提出了调频强激光脉冲中的非线性康普顿散射理论。从非线性康普顿散射的散射矩阵元出发，考虑电子的自旋和反冲，系统地导出了激光脉冲的最佳频率调制。我们表明，对于一些特定的散射角，一个优化的频率调制完全取消了后向散射光的所有谐波的有质动力加宽。我们还探讨了如何敏感的补偿依赖于电子束的能量扩散和发射度，以及激光聚焦。
2015-03-02 hep-ph physics.optics physics.plasm-ph
Shape effects in nonlinear Thomson and Compton processes: the quest for MeV high-order harmonics
分别用经典量子电动力学和强场量子电动力学的框架计算了电子与强激光束散射产生的汤姆逊辐射和康普顿辐射的光谱。这两种方法都使用关于驱动激光束的平面波前沿脉冲近似。在这种近似下，观察到汤姆逊和康普顿频率分布之间非常好的一致性，只要发射辐射的频率相对较低。分析了频谱与激光脉冲包络的关系。这在超短脉冲产生的背景下变得重要，如数值示例所示。
2013-11-21 hep-ph physics.atom-ph physics.optics
Radiation Reaction Effects in Cascade Scattering of Intense, Tightly Focused Laser Pulses by Relativistic Electrons
在经典近似下，考虑辐射阻尼，对强激光脉冲与相对论电子的非线性级联散射进行了数值研究，量子参数hwx射线/E<1，辐射参数Kai为任意值。由于电子能量的损失以及有质动力对电子的侧向散射，使得在高能量下，强激光场附近的散射几乎不可能发生。使用的第二，共同传播的激光脉冲作为助推器，以解决这个问题。
2013-08-06 physics.plasm-ph
Global phase and frequency comb structures in nonlinear Compton and Thomson scattering
本文分别在量子电动力学和经典电动力学的框架下研究了电子束与强激光束碰撞产生的康普顿辐射谱和汤姆逊辐射谱。我们表明，有频率制度，这两个辐射光谱几乎是相同的，这对于康普顿散射涉及到的过程中，保持电子自旋。虽然辐射谱几乎是相同的，相应的概率幅表现出不同的全球相位。这有明显的后果，我们证明在这两种情况下，通过调查时间的功率分布。我们表明，相反的汤姆逊散射，它并不总是可能从康普顿辐射合成短激光脉冲。当康普顿振幅的全局相位随发射光子的频率以非线性方式变化时，就会发生这种情况。我们还表明，虽然康普顿过程驱动的非啁啾激光脉冲可以产生啁啾的辐射爆发，这是不是汤姆森过程的情况。原则上，当单个或多个驱动激光脉冲与电子碰撞时，这两个过程都可以导致产生相干频率梳。一旦我们将这些梳状波合成为辐射的短脉冲，我们就可以控制它们，例如，通过改变驱动脉冲之间的时间延迟。
2014-03-17 hep-ph physics.acc-ph physics.atom-ph
Benchmarking semiclassical approaches to strong-field QED: nonlinear Compton scattering in intense laser pulses
与光子发射相关的反冲是强电磁场中超相对论电子动力学的关键，如在高强度激光-物质相互作用和天体物理环境（如中子星磁层）中发现的。当光子的能量变得与电子的能量相当时，有必要使用量子电动力学（QED）来精确描述动力学。然而，由于多粒子效应和电磁场的复杂结构，从强场QED计算适当的散射矩阵元通常是不可能的。因此，这些相互作用的半经典处理，耦合概率发射事件的经典电动力学使用率计算的局部恒定场近似。在这里，我们提供了全面的基准这种方法对精确的量子电动力学计算的非线性康普顿散射的电子在强激光脉冲。我们发现协议的光子光谱之间的百分比水平，以及从背景场的吸收模型的预测之间，归一化振幅$a_0 > 5$。我们讨论了改进的数值方法的可能途径和我们的研究结果的QED级联的影响。
2018-08-02 hep-ph physics.plasm-ph
Probing nonperturbative QED with optimally focused laser pulses
我们研究非微扰对生产的强烈，聚焦激光场称为电子偶极脉冲。我们解决所需的条件，如真空的质量，达到高强度，而不启动光束耗尽级联，可以创建的对的数量，和实验检测所创建的对。我们发现，e-偶极脉冲提供了一个最佳的方法来调查非微扰QED。
2013-07-26 hep-ph physics.plasm-ph
Gamma-Ray Flash Generation in Irradiating Thin Foil Target by Single Cycle Tightly Focused Extreme Power Laser Pulse
我们提出了一个制度，其中超强激光脉冲与箔靶相互作用的结果在高$γ$ -光子转换效率，通过三维量子电动力学粒子在细胞模拟。在紧聚焦条件下使用单周期激光脉冲以获得$\mathrmλ^3$状态。模拟采用径向偏振激光，因为与方位角偏振和线性偏振相比，径向偏振激光导致更高的$γ$ -光子转换效率。激光能量的很大一部分被转移到正电子，而一部分电磁波作为阿秒单周期脉冲逃离目标。
2021-03-05 physics.plasm-ph
Quasi-monochromatic bright gamma-ray generation from synchronized Compton scattering via azimuthal spatial-temporal coupling
高能电子与强激光脉冲碰撞时，通过逆康普顿散射（ICS）可以产生高能光子。激光等离子体加速器的发展使来自激光尾流场加速器的电子与等离子体反射镜反射的高功率驱动脉冲发生碰撞，从而有望获得紧凑的全光学γ射线源。然而，光学聚焦定律阻碍了在这种情况下实现高光子产额和单色光谱。我们提出了一个方位角的空间-时间尺度，利用螺旋抛物几何的焦场强度从激光光斑的大小。它将驱动激光束分解成具有几乎相同发散角和焦深的脉冲训练，在优化的线性区域中创建同步ICS。该方案解决了高效率和窄能散之间的矛盾，有利于使用超过相对论场强的高功率激光产生单色伽马射线。
2022-02-15 physics.acc-ph physics.optics physics.plasm-ph
Compact tunable Compton x-ray source from laser-plasma accelerator and plasma mirror
我们提出了一个深入的实验计算研究所需的参数，以优化可调，准单能，高效，低背景康普顿背散射（CBS）的X射线源，是基于激光等离子体加速器（LPA）和等离子体镜（PM）的自对准组合。主要调查结果如下：（1）用30 TW、30 fs激光脉冲驱动的LPA在爆轰区不仅产生高质量、可调谐的准单能电子束，而且产生高质量、相对论强度（a0~1）的驱动脉冲，其波形和强度在LPA调谐范围内保持稳定。(2)气体射流出口附近的一层薄塑料膜将耗尽的驱动脉冲有效地逆反射到迎面而来的电子中，以产生CBS X射线，而没有可检测到的韧致辐射背景。同时，逆反射光的异常远场发散表明PM的相对论“凹陷”。利用这些优化的LPA和PM条件，我们证明了准单能（50%FWHM能量扩展），可调谐（75至200千电子伏）CBS X射线，以前只在更强大的激光系统上实现的特性CBS的分裂，反向传播脉冲。此外，激光到X射线光子的转换效率~ 6 e12超过了任何以前的基于LPA的准单能康普顿源。粒子模拟与测量结果吻合得很好。
2015-01-14 physics.optics physics.plasm-ph
Electron dressed mass in short laser pulses and its measurement
讨论了强激光脉冲对电子质量修整的概念。它示出，通过考虑产生的相干频率梳的康普顿辐射，如何可以通过实验确定的电子修饰质量。这也打开了一个可能性，以测量性质的极强的脉冲，以前开发的方法，在中等强度下工作，是不适用的。也就是说，人们可以从相干康普顿辐射的性质确定这些性质。
2015-12-03 hep-ph physics.acc-ph physics.optics
Modelling arbitrarily shaped and tightly focused laser pulses in electromagnetic codes
研究激光与物质相互作用的电磁编码需要实现电磁场源。这样做的一种方法是在数字框边界处规定字段，以便在数字框内实现所需的字段。在这里，我们表明，经常使用的傍轴近似可能会导致意想不到的场分布与强烈的影响激光物质相互作用的结果。我们提出了一种有效的数值算法来计算所需的激光边界条件与麦克斯韦方程组的任意形状，紧聚焦的激光脉冲。
2015-11-26 physics.optics physics.plasm-ph
Robust signatures of quantum radiation reaction in focused ultrashort laser pulses
在量子辐射占优的情况下，研究了电子聚束与超强聚焦超短激光脉冲相互作用中的辐射反应效应。角分辨康普顿散射光谱计算在激光脉冲的可变持续时间使用半经典描述的辐射为主的动力学和一个完整的量子处理的发射辐射。依赖于激光脉冲的持续时间，我们发现量子辐射反应的辐射光谱，这是特征的聚焦激光束和可见的定性行为的角度扩展和光谱带宽的辐射光谱中的签名。该签名相对于电子和激光束参数在大范围内的变化是鲁棒的。它们在性质上完全不同于经典辐射反应体系中的那些，并且可以用目前可用的激光技术测量。
2014-05-16 physics.plasm-ph quant-ph
An electron-beam based Compton scattering x-ray source for probing high-energy-density physics
本研究探究基于电子束的康普顿散射X射线源的物理基础，计算相关参数，证实利用现有技术可实现高光子数、高时间分辨率的X射线源，并讨论实验设计要求与性能提升方向。
2023-02-10 physics.plasm-ph
Direct laser acceleration of electrons by tightly focused laser pulses
本文提出了一个解析理论，揭示了在紧束缚激光束共振加速相对论电子过程中纵向激光电场的重要性。结果表明，该场总是与激光横向分量相抵消，并通过激光直接加速机制有效地降低了电子的最终能量增益。这种效果是通过进行粒子在细胞模拟中的设置，其中在等离子体气泡的尾场是由纵向激光电场所经历的加速电子补偿。导出的缩放和估计是在良好的协议与数值模拟。
2018-12-13 physics.plasm-ph
Empirical scaling laws for self-focused laser pulses in nitrogen plasmas
本文通过粒子模拟研究超强激光与高密度氮等离子体相互作用中的自聚焦效应，提出描述光束衍射、尾场振幅和等离子体结构的经验标度律，为高平均电流激光等离子体加速器发展提供理论依据。
2025-06-05 physics.plasm-ph
Synergic Cherenkov-Compton Radiation
在强电磁波诱导折射率大于1的真空中，超相对论电子发射切伦科夫辐射。在与这个波的相互作用过程中，电子也通过康普顿散射辐射光子。利用激光加速电子与强电磁脉冲的碰撞，可以观察到协同的切伦科夫-康普顿过程。极高能量的光子不能通过切伦科夫辐射发射，因为真空折射率在这些能量下趋于一致。研究这些现象的实验将揭示非线性量子电动力学预言的真空性质。
2019-04-12 physics.plasm-ph
Energy deposition from focused terawatt laser pulses in air undergoing multifilamentation
激光脉冲能量的很大一部分沉积在传播介质中，主要是由于激光的折射作用。我们发现，使用太瓦激光脉冲和空气中相对紧密的聚焦条件，导致一束共同传播的复丝，超过60%的脉冲能量被转移到介质中，最终降解为热量。这导致空气的强烈流体动力学反应，产生冲击波和每个短尺度细丝的相关欠密通道。在聚焦区，细丝彼此靠近，这些离散的通道最终合并形成一个单一的圆柱形低密度管超过$\sim 1 μ\mathrm{s}$的时间尺度。我们测得的最大线性沉积能量大于1 J/m。
2015-10-13 physics.optics physics.plasm-ph
Transient chirp reconstruction of electron beam via tightly focused chirped laser pulse
本文提出利用紧聚焦啁啾激光脉冲重建超短电子束瞬态能量啁啾的新方法，基于调制发散度的相位相关性实现重建，并可通过傅里叶变换估计时间延迟，有助于优化加速器性能及探测阿秒级时间抖动。
2024-12-19 physics.plasm-ph
Gamma-Ray Flash in the Interaction of a Tightly Focused Single-Cycle Ultraintense Laser Pulse with a Solid Target
我们采用$λ^3$制度，其中近单周期激光脉冲被紧密聚焦，从而在一定的激光功率下为最小能量提供最高可能的强度。用三维粒子模拟方法研究了超强激光与固体靶相互作用过程中的量子电动力学过程，揭示了大量$γ$光子和正负电子对的产生.激光偏振，目标厚度和电子数密度的参数研究表明，径向偏振激光提供了最佳的制度为$γ$ -光子产生。通过在1至300拍瓦范围内改变激光功率，我们发现激光与$γ$ -光子能量转换效率的比例关系。利用蒙特卡罗模拟进一步研究了激光产生的$γ$ -光子与高Z靶的相互作用，揭示了电子-正电子对的产生和放射性核素的产生。
2021-09-23 physics.plasm-ph
Analytical calculation of the spectrum of nonlinear Compton scattering beyond local approximations
National Research Nuclear University MEPhI（国立核研究大学莫斯科工程物理学院）；Skolkovo Institute of Science and Technology（斯科尔科沃科学技术研究所）；Institute of Applied Physics of the Russian Academy of Sciences（俄罗斯科学院应用物理研究所）；Deutsches Elektronen–Synchrotron DESY（德国电子同步加速器）；ELI Beamlines facility, The Extreme Light Infrastructure ERIC（ELI光束线设施，极端光基础设施欧洲研究协调中心）；FNSPE, Czech Technical University in Prague（捷克布拉格理工大学自然科学和物理工程学院）
针对有限平面波脉冲中的非线性康普顿散射，推导出紧凑的解析谱公式，采用均匀近似消除焦散发散，并改进线性边缘行为，与数值计算一致。
2026-07-21 hep-ph physics.app-ph physics.plasm-ph
Combining Harmonic Generation and Laser Chirping to Achieve High Spectral Density in Compton Sources
最近已经研究了各种激光啁啾方案，其目标是减少或消除在高激光强度下发生的康普顿或汤姆逊散射中的有质动力谱线展宽。作为光谱计算中的下一个细节级别，我们已经计算了由于入射激光脉冲的一维平面波模型内的入射光束能量扩展而预期的线平滑和加宽，对于补偿（啁啾）和非啁啾情况。散射补偿分布是可处理的分析内的三个模型的入射激光脉冲的包络：高斯，洛伦兹，或双曲正割。我们使用新的结果来证明，在高激光强度的康普顿源的激光啁啾：（i）使使用更高的阶谐波，从而减少所需的电子束能量;和（ii）增加光子产率在一个小的频带超出可能与基本没有啁啾。啁啾和高次谐波的这种组合可以大大节省新康普顿源的设计、建造和运行成本。这对于广泛流行的基于激光等离子体加速器的康普顿源特别重要，因为它们的光束质量的改善进入了啁啾最有效的区域。
2015-10-14 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Narrowing of the emission angle in high-intensity Compton scattering
本文研究了强激光场中高能电子的发射光谱。在高强度（$a_0\sim200$），我们发现，QED理论预测比经典理论更窄的角展的排放。这是由于经典理论高估了粒子的能量损失，导致它们更容易受到激光脉冲的反射。
2015-12-21 hep-ph physics.plasm-ph
Collapse and revival of electromagnetic cascades in focused intense laser pulses
研究了高能电子束与两束反向传输的飞秒激光脉冲的相互作用。非线性康普顿散射和发射光子产生的电子-正电子对导致电磁“非线性”级联的发展，然而由于次级粒子的能量损失，该级联相当快地崩溃。然而，激光场加速了聚焦区中捕获的低能电子和正电子，从而引起另一种类型（“雪崩型”）的电磁级联的发展。在电子束能量为几个GeV量级、碰撞激光脉冲强度为$10^{24}$ W/cm $^2$的情况下，可以观察到级联崩溃和恢复的这种效应。这意味着它可以很容易地观察到在新的激光设施，无论是计划在不久的将来，或已经在建设中。建议的实验装置提供了最现实的和有前途的方式来观察“雪崩型”级联。
2014-07-24 hep-ph physics.plasm-ph
Charge separation by standing waves of strongly focused single-cycle terahertz pulses for particle acceleration
本文提出并数值研究了一种利用反向传播太赫兹脉冲驻波分离等离子体电荷，通过库仑爆炸加速离子至亚MeV能量的新方案，适用于超短脉冲中子源。
2025-01-27 physics.acc-ph physics.plasm-ph
An all-optical Compton source for single-exposure X-ray imaging
全光康普顿源是一种创新的紧凑型设备，可产生高能飞秒X射线。在这里，我们提出了一个单脉冲的计划，使用等离子体镜反射激光等离子体加速器的驱动光束，并使其与高相对论性的电子在其尾流碰撞的结果。加速器在自注入机制下运行，产生峰值能量约为150 MeV的准单能电子束。与强飞秒激光脉冲的散射导致准直高能光子束的发射。使用连续衰减滤波器，我们测量超过100千电子伏的显着的信号内容，并与模拟，我们估计约500千电子伏的峰值光子能量。光源发散角约为13 mrad，指向稳定性约为7 mrad。我们证明，从源的光子产额是足够高的，以照亮一个厘米大小的样品放置在90厘米后的源，从而获得射线照片在一个Single Shot。
2015-11-04 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Ultra-brilliance isolated attosecond gamma-ray light source from nonlinear Compton scattering
阿秒技术的爆炸性发展为研究许多需要高时空分辨率的未知领域打开了大门。在核物理领域，利用伽马射线在时间和空间上的分辨率将有助于以前所未有的明确方式研究核内动力学。然而，用目前的激光设备产生高亮度阿秒伽马射线脉冲还没有报道。本文提出了一种在尾场加速器中利用近阈值自注入产生高电荷（~ 1 nC）阿秒（<200阿秒）电子聚束的新方法。我们证明了通过非线性康普顿散射产生超高亮度（> 2*1024光子s-1 mm-2 mrad-2/0.1%BW）阿秒（<200阿秒）伽马射线（Emax > 3 MeV）脉冲的能力。据我们所知，这是第一次报道用电流产生激光器产生阿秒γ光子源。这是MeV范围内最短的伽马射线光子和最高亮度的光子源（比报道的结果高出几个数量级）。该方法可在现有的100 TW激光装置上广泛应用于100 keV至数MeV高亮度阿秒γ源的实验产生，为超高分辨照相等基础科学的应用奠定了基础。
2017-08-07 physics.plasm-ph
Alignment and Timing Jitter in Flying-Focus Inverse Compton Scattering
Skolkovo Institute of Science and Technology（斯科尔科沃科学技术研究所）；N.L. Dukhov All-Russian Research Institute of Automation（N.L.杜霍夫全俄自动化研究所）；National Research Nuclear University MEPhI（国立核研究大学MEPhI）；Institute of Applied Physics RAS（俄罗斯科学院应用物理研究所）
研究飞行聚焦逆康普顿散射中电子与激光对准及同步误差对光子产率的影响，通过建立半解析模型，考虑多种抖动因素，经系综平均和坐标积分简化问题，可快速评估工作点并定义公差。
2026-07-20 physics.acc-ph physics.app-ph physics.plasm-ph
All-optical Compton scattering at shallow interaction angles
本文研究全光康普顿源在浅相互作用角下产生10-100 keV X射线的散射几何方案，通过数值模拟分析电子束参数影响，发现相同发射度下光谱带宽与几何结构无关，并指出30度及以下浅角对医学成像和无损检测具有应用前景。
2023-05-24 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Generalized Klein-Nishina formula
本文在量子电动力学的框架下导出了带电粒子与有限脉冲训练的康普顿散射的广义Klein-Nishina公式。该公式也适用于经典的汤姆逊散射，只要产生的辐射频率小于截止频率。数值算例表明了该公式对不同持续时间的入射脉冲的有效性。很好地解决了康普顿峰的位置，与整数阶的清晰标记，开辟了相对论强度，短激光脉冲的性质的精确诊断的可能性。这包括它们的峰值强度、载波包络相位和它们的偏振特性。
2015-03-23 hep-ph physics.acc-ph physics.optics
Quasimonoenergetic and low emittance ion bunch generation from ultrathin targets by counterpropagating laser pulses of ultrarelativistic intensities
基于诱导非线性康普顿散射引起的粒子“反射”阈值现象，提出了一种利用两束反向传播的超相对论强度激光脉冲从纳米靶中产生准单能、低发射度固体密度快离子/核束团的新方法.特别是，被认为是一个设置，它提供了强子治疗所需的参数的离子束的生成。
2011-06-11 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Nonlinear Breit-Wheeler pair production using polarized photons from inverse Compton scattering
Helmholtz Institute Jena（耶拿亥姆霍兹研究所）；GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH（GSI重离子研究中心有限公司）；Institute of Optics and Quantum Electronics, Friedrich-Schiller-Universität（弗里德里希·席勒大学光学与量子电子学研究所）；Department of Physics, University of Gothenburg（哥德堡大学物理系）
本文提出利用反康普顿散射产生高能极化光子，用于非线性布里渊-韦勒过程的研究，展示在现有设备下可实现高精度测量。
2024-11-13 hep-ph physics.plasm-ph
Macroscopic Classical and Quantum Models of Inverse Compton Scattering
Old Dominion University（老多米尼昂大学）
本文提出基于量子电动力学的相干态框架，为逆康普顿散射推导闭式解析谱，无需模拟，经典极限精确恢复朗道-利夫希茨动力学，并验证于实验数据。
2026-09-24 hep-ph physics.acc-ph physics.plasm-ph
Spatial characterization of debris ejection from the interaction of a tightly focused PW-laser pulse with metal targets
提出一种快速定量分析高功率激光装置中固体靶碎片的方案，证实现有模型预测合理，并首次发现部分碎片沿靶面法线定向喷射，且相互作用侧喷射量大于靶后侧。
2024-03-15 physics.app-ph physics.plasm-ph
Gamma-ray beams with large orbital angular momentum via nonlinear Compton scattering with radiation reaction
大角动量γ射线束是在实验室中研究天体物理现象的一种非常有价值的工具。利用强激光脉冲与超相对论电子的非线性康普顿散射，研究了具有很大轨道角动量的准直$γ$光束的产生。在量子辐射占优的情况下，数值计算了吸收的激光光子、量子辐射和电子之间的角动量守恒。我们指出，吸收的激光光子的角动量并不完全转移到发射的$γ$ -光子，但由于辐射反应之间共享的$γ$ -光子和相互作用的电子。角动量转移的效率相对于激光和电子束参数进行了优化。伴随的电子-正电子对产生的过程进一步显示出增强的轨道角动量获得的$γ$ -射线束。
2018-02-13 physics.plasm-ph
Electron-positron pair generation using a single kJ-class laser pulse in a foam-reflector setup
Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf（杜塞尔多夫海因里希·海涅大学）；Forschungszentrum Jülich（于利希研究中心）
利用单个kJ级激光脉冲在泡沫反射器中产生电子-正电子对，通过粒子-细胞模拟研究激光与泡沫相互作用对对产生效率的影响。
2025-12-18 physics.plasm-ph
Highly efficient laser-driven Compton gamma-ray source
高强度激光器的发展使得全光康普顿散射成为在超紧凑系统中产生超短亮$γ$射线的一种很有前途的方法。然而，迄今为止实现的康普顿$γ$射线源受到低转换效率（低于$10^{-5}$）和光谱强度（$\sim10^{4}$ ${\rm photons/0.1\%BW}$）的严重限制。在这里，我们提出了一个高效的伽玛光子发射器，通过照射高强度的激光脉冲上的微型等离子体装置组成的等离子体透镜和等离子体镜。该概念利用了等离子体透镜中的强时空激光成形过程和高电荷电子加速过程，以及等离子体镜所实现的高效非线性康普顿散射过程。我们的粒子模拟表明，在这种新的计划，辉煌的$γ$ -射线具有非常高的转换效率（高于$10^{-2}$）和光谱强度（$\sim10^{9}$ ${\rm photons/0.1\%BW}$）可以通过采用目前可用的拍瓦级激光器与强度的$10^{21}$ ${\rm W/cm^2}$。这种有效和强烈的$γ$射线源将在广泛的领域中得到应用。
2018-07-08 physics.plasm-ph
Toward experimental observations of induced Compton scattering by high-power laser facilities
感生康普顿散射是强电磁辐射与稀薄等离子体之间的非线性相互作用。虽然类星体的磁层是自然界中ICS发生的一个潜在场所，但迄今为止还没有发现ICS的特征。未检测到ICS签名的原因之一是，我们仍然没有达到这种非线性等离子体相互作用的具体理解，因为它们的非线性性质和缺乏实验证实。在这里，我们提出了一种可能的方法来理解ICS实验在实验室中，特别是，使用最新的短脉冲激光。我们发现ICS的散射光在光谱中具有特征签名。这些特征将在某些现有的激光设备中观察到。特征光谱是定量预测的，我们可以诊断的散射等离子体的属性从签名。
2020-04-09 astro-ph.HE physics.plasm-ph
