Resonant Laser Cooling of Circular Accelerator Beams
研究了相对论带电粒子环形加速器束流的共振激光冷却。结果表明，在给定外加电磁波振幅（小增益自由电子激光）的近似下，带电粒子束的发射度减小。在质量能量单位约为100的粒子能量场中，束流能量损失可以忽略不计。所发现的效应可用于各种加速器中带电粒子束的冷却。通过将冷却装置放置在加速器轨道的适当点中，可以实现显著的冷却速率。考虑了各种情况下的谐振激光冷却。这种带电粒子束冷却方法可以应用于电子和各种相对论重粒子束的圆形加速器，并且与任何其他冷却方法相比，具有显著的约3-4个数量级的冷却时间。
2004-11-01 physics.acc-ph
Cooling rates and intensity limitations for laser-cooled ions at relativistic energies
研究了相对论离子束的激光冷却能力。为此，利用光学布洛赫方程，分析了连续波和脉冲激光对相对论离子的激发。详细推导了激光冷却力的计算公式，讨论了激光冷却力与相对论因子$γ$的关系。研究了连续波和脉冲激光系统的冷却过程。获得优化的冷却方案和时间，以确定所需的激光和离子束的性质，用于计划的实验。分析了束流强度效应，如束内散射和空间电荷的影响。从简化模型的预测相比，粒子在细胞模拟，并发现是在良好的协议。最后比较了ESR中碳离子和SIS 100中相对论钛离子的两个实际例子，以讨论未来激光冷却实验的前景。
2017-09-11 physics.acc-ph
Towards high photon density for Compton Scattering by spectral chirp
强激光脉冲在高能电子束上的散射可以产生大量的X射线和伽马射线。对于时间脉冲激光器，产生的光谱是宽带的，这严重限制了实际应用。人们可以使用线性啁啾激光脉冲来补偿这种加宽。我们表明，在光谱域啁啾的激光脉冲，有一个最佳的啁啾参数，在该光谱具有最亮的峰值。此外，我们使用突变理论来解析地找到这个最佳啁啾值。
2022-04-27 physics.acc-ph
Longitudinally strong focusing lattice for Compton--ring gamma sources
具有激光脉冲堆积腔的GeV能量的电子储存环是有希望的极化硬光子的强源，其通过对产生，可用于产生极化正电子束。对储存环中电子束团与强激光脉冲相互作用的动力学过程进行了理论分析和数值模拟。讨论了束团与极高功率激光脉冲和中等功率激光脉冲相互作用行为的共同特征和差异。还考虑特殊的格设计的康普顿伽玛环。
2022-07-08 physics.acc-ph
Low power commissioning of an innovative laser beam circulator for inverse Compton scattering Gamma-ray source
报道了用于核物理极光基础设施的高亮度康普顿γ射线源的高功率激光束环行器的光学调试。在没有电子束的情况下，用低功率脉冲激光束系统实现了LBC的光学性能测试。我们表明，通过Dupraz等人的论文[1]中提出的LBC设计研究中开发的对准和同步方法，LBC将相互作用点（IP）处可用的激光束功率提高了25倍以上。这对应于当LBC以100 Hz的400 mJ的相互作用点激光束脉冲能量注入时使平均激光束功率超过1 kW的可能性。
2019-01-16 physics.acc-ph
Laser Pulsing in Linear Compton Scattering
以前计算康普顿散射事件的能量谱的工作，要么忽略了考虑入射激光束的脉冲结构，或计算这些影响的近似方式受到批评。在本文中，这个问题已经重新考虑在一个线性平面波模型的入射激光束。通过对Klein-Nishina散射截面进行适当的洛伦兹变换，可以产生一种谱计算，该谱计算允许精确地计算电子束能量扩展和对谱的发射率影响，基本上是通过对每个单独电子的发射进行求和。这种方法具有明显的优点，即它容易与由粒子跟踪产生的粒子分布相结合，允许精确计算碰撞中真实粒子分布的光谱。该方法被用来预测的能谱的辐射通过一个孔建议的老自治领大学逆康普顿源。许多结果允许容易缩放估计，以作出预期的频谱。
2016-11-12 physics.acc-ph
Fast Laser Cooling of Long Lived Ion Beams
讨论了储存环中长寿命离子束快速激光冷却的一些特点。在激光束与离子束部分重叠的情况下，利用宽带激光束与离子的选择性相互作用，使激光束具有尖锐的频率和几何边缘。在该冷却方案中，在相空间的不同区域中以及在不同时刻，离子束密度的变化率不同。这就是为什么适用于非指数冷却的无穷小相空间区域的广义Robinson定理被用来解释结果的原因。
2013-05-30 physics.acc-ph
Is it possible to obtain polarized positrons during multiple Compton backscattering process?
如果一束未极化的正电子（它被认为是两个具有相反螺旋度的部分的总和）通过一个强圆极化的激光辐射，这些部分可能会被分离。对于高激光闪光强度，每个正电子将随后与$k_0\gg$ 1激光光子相互作用（线性多康普顿散射过程）。由于在相反方向极化的正电子的康普顿截面的不同，每个部分的平均最终能量将是不同的。它允许使用动量选择（具有一些强度损失）来获得偏振正电子束。估计表明，有可能获得一个正电子束与35%的纵向偏振和25%的强度从初始的聚焦激光闪光与总能量为5J和正电子束的能量为5 GeV。
2003-04-03 physics.acc-ph
Production of gamma rays by pulsed laser beam Compton scattering off GeV-electrons using a non-planar four-mirror optical cavity
作为未来$e^+-e^-$对撞机正电子源研发和基于康普顿的紧凑光源的一部分，最近在ATF（KEK，Tsukuba，Japan）安装了一个高精细度非平面四镜法布里-珀罗腔。这里介绍了用脉冲激光产生的这种腔的伽马射线通量的第一次测量。我们证明了在调试过程中，每束交叉（$\sim3\times10^6$伽马）的通量为2.7 $\pm$ 0.2伽马射线的生产。
2012-01-04 physics.acc-ph
Concept of a Staged FEL Enabled by Fast Synchrotron Radiation Cooling of Laser-Plasma Accelerated Beam by Solenoidal Magnetic Fields in Plasma Bubble
最近在arXiv：1604.01259 [physics.plasm-ph]中提出了一种使用螺旋形激光脉冲在激光等离子体泡中产生千兆高斯螺线管场的新方法。这样的磁场使激光等离子体加速轻子的束流发射度的快速同步辐射冷却成为可能。这一新发现为激光等离子体自由电子激光器或对撞机的设计开辟了一条新途径，其中加速级与激光等离子体发射冷却级交错。在这篇概念论文中，我们概述了分段等离子体加速自由电子激光的外观，并讨论了详细研究该概念的可行性所需的进一步研究。
2017-07-17 physics.acc-ph
High duty cycle EUV radiation source based on inverse Compton scattering
逆康普顿散射（ICS）可以通过MeV级能量的电子束和微米级波长的激光束获得准单色和定向的EUV辐射，这使得系统的尺寸和成本显著降低，并且使其在研究、工业、医学和国土安全中成为有吸引力的技术。本文提出了一种基于高重复率ICS系统的极紫外光源。该方案利用MHz重复率的MW-ps激光与MHz重复率的能量为几MeV的高质量电子束之间的激光-电子相互作用的输出。
2021-05-20 physics.acc-ph
Laser Wire Scanner Compton Scattering Techniques for the Measurement of the Transverse Beam Size of Particle Beams at Future Linear Colliders
这个档案总结了2001年至2006年与未来直线对撞机（FLC）的激光线扫描器开发相关的工作论文和会议记录。特别是在PETRA II和CT 2的激光线实验的设计，设置和数据采集进行了说明。该材料侧重于伦敦皇家霍洛威大学（RHUL）开展的活动。
2014-12-09 physics.acc-ph
Some Theoretical Estimations of Spatial Distribution of Compton Backscattered Laser Photons Beam
计算了激光与高能电子束康普顿后向散射产生的标记光子束的强度、线偏振度和线偏振方向的空间分布。考虑了电子束的角色散和空间扩展效应。以LEGS装置为例进行了计算。
2003-08-08 physics.acc-ph physics.ins-det
Coherent inverse Compton scattering with attosecond electron bunches accelerated and compressed by radially polarized laser pulses
本文研究了激光直接驱动电子加速和阿秒束团压缩的标度效应。简单的解析表达式和详细的三维数值计算包括空间电荷揭示了压缩到阿秒电子片的条件。预测了适用于通过相干逆康普顿散射（ICS）产生明亮X射线的中间发射度最小值。我们验证了所得X射线场的相干发射特性，并证明了现实激光参数的可行性。
2012-03-22 physics.acc-ph physics.optics
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
Development of optical resonant cavities for laser-Compton scattering
我们一直在KEK加速器测试设备上开发用于激光康普顿散射实验的光学谐振腔。研究的主要课题是通过在光学谐振腔中相干积累激光脉冲来提高激光脉冲能量。我们报告以前的结果，目前的状况和未来的展望，包括一个新的想法，光学谐振腔。
2017-03-15 physics.acc-ph physics.ins-det
Compton recoil effects in staging of laser wakefield accelerators
能够产生>10 GeV电子束的激光等离子体加速器可能需要等离子体镜在每个加速器阶段结束时去除未耗尽的激光能量。在等离子体镜表面附近，电子聚束可以与反射光相互作用，导致逆康普顿散射。对于现实的条件下，我们表明，一个显着的一部分电子发射一个或多个光子，增加了电子束的能量扩散。我们提供了一个分析表达式计算这种效果，并使用它来估计等离子体镜前所需的最小漂移空间，以满足给定的能量扩散规格。缓解策略，必要的实现分百分比的能量扩散在多GeV激光尾场电子源，提出和探索。
2020-07-22 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Spatial profiles of collimated laser Compton-scattering $γ$-ray beams
本研究通过模拟与实验，系统分析了准直激光康普顿散射γ射线束的强度与能量空间分布，揭示了电子束参数、激光条件及偏振对束晕的影响，并利用MiniPIX相机在1.73-38.1 MeV能量范围内进行验证。
2023-04-18 physics.acc-ph physics.ins-det
Electron (positron) beam polarization by Compton scattering on circularly polarized laser photons
在许多论文中，人们提出了一种在储存环或直线对撞机上实现电子（正电子）激光极化的方法。我们表明，这些建议是不正确的，并基于错误的模拟中的多次康普顿散射和康普顿自旋翻转截面的计算。我们认为，在这种方法中的平衡极化是零。
2003-01-31 hep-ex hep-ph physics.acc-ph
Laser Cooling of Nuclear Beams in Storage Rings
讨论了储存环中核束流的激光冷却。给出了E<50 keV同分异构能级核的主要性质。
2003-03-20 physics.acc-ph physics.class-ph
Nonlinear Inverse Compton Scattering from a Laser Wakefield Accelerator and Plasma Mirror
我们用250 MeV激光尾场电子加速器和等离子体反射镜通过逆反射未使用的驱动激光从加速的电子散射来产生线性和非线性机制的逆康普顿散射X射线。我们使用CsI（Tl）体素化闪烁体来表征X射线，该闪烁体测量它们的总能量和发散度作为从加速器出口到等离子体镜距离的函数。在每个等离子体镜位置处，这些X射线性质与驱动加速器之后的激光脉冲的测量的通量和推断的强度相关，以确定激光强度参数$a_0$。结果表明，ICS X射线产生在$a_0$范围从$0.3\pm0.1$到$1.65\pm0.25$，并超过共传播韧致辐射和电子感应加速器X射线的强度至少10倍，在整个$a_0$的范围。
2021-06-30 physics.acc-ph physics.plasm-ph
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
Methods of Laser Cooling of Electron Beams in Storage Rings
讨论了储存环中粒子束的激光冷却方法和罗宾逊阻尼判据。研究了径向位移激光束与电子相互作用过程中电子感应加速器振荡幅度和瞬时轨道的动力学特性。
2002-02-18 physics.acc-ph physics.class-ph
Improving inverse Compton by removing non-linearities
我们提出了一个新的，更细致入微的理解逆康普顿源的非线性效应。与迄今为止所理解的相反，甚至在低激光强度下也会出现有害的非线性效应，这是先前被视为线性的状态。在对所有降低逆康普顿源有效性的非线性现象进行全面调查后，我们讨论了两种旨在消除这些非线性的强大技术。从已知的激光脉冲的纵向啁啾技术开始，我们早先开发了该技术以减轻高激光场状态中的不利的非线性效应，我们已经发现，激光脉冲的简单拉伸在保持能量恒定的同时可以显著增加许多操作状态中的散射辐射的谱密度。我们的数值模拟表明，结合这两种技术消除了有害的非线性，并提高了一个数量级的逆康普顿源的性能。
2019-04-15 physics.acc-ph physics.optics
A system of beam energy measurement based on the Compton backscattered laser photons for the VEPP-2000 electron-positron collider
介绍了VEPP-2000正负电子对撞机束流能量测量系统。采用了$CO$激光光子在电子束上的康普顿背散射方法。射束能量确定的相对系统不确定度估计为6 \cdot 10^{-5}。它是通过比较康普顿背散射法和共振退偏法的束流能量测量结果得到的。
2013-10-29 hep-ex physics.acc-ph physics.ins-det
Non-planar four-mirror optical cavity for high intensity gamma ray flux production by pulsed laser beam Compton scattering off GeV-electrons
作为高通量偏振伽马射线生产的研发工作的一部分，我们设计并建造了一个具有高精细度的非平面四镜光学腔，并在粒子加速器上运行。我们报告这种腔的主要挑战，如基于光纤技术的合适的激光器的设计，具有高的可调谐性和高的机械稳定性在加速器环境中的机械困难，并通过在FPGA中实现双反馈回路主动稳定这种腔。
2011-12-22 physics.acc-ph physics.ins-det
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
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
Laser cooling of electron beams at linear colliders
本文讨论了一种可用于直线对撞机的电子束冷却方法。电子束在与聚焦的强激光脉冲碰撞期间被冷却。最终的横向发射度远低于其他方法所能达到的水平。这种方法对高能γ-γ对撞机特别有用。本文评述和分析了这种方法的局限性，讨论了获得激光冷却所需的很高激光功率的新方法和辐射条件，最后提出了电子束激光冷却的可能方案。
2000-01-12 hep-ex physics.acc-ph physics.optics
All-optical Compton gamma-ray source
激光等离子体加速器的主要研究目标之一是实现紧凑的飞秒X射线源。特别是，使用现有激光系统获得的适度电子能量，康普顿散射光子束离开相对论性电子聚束已被提出作为高能量和高亮度光子的来源。然而，基于激光等离子体的康普顿散射方法迄今为止还没有产生超过1 keV的X射线。在这里，我们提出了一个简单而紧凑的方案的基础上的组合的激光等离子体加速器和等离子体镜的康普顿源。这种方法用于产生X射线的宽带光谱，扩展到数百keV，亮度比基于传统加速器的康普顿X射线源增加10，000倍。我们预计，这种技术将导致紧凑，高重复率的超快（飞秒），可调（X-通过伽马射线）和低发散（~1度）的源大小的一微米的光子源。
2013-01-17 physics.acc-ph physics.optics 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
Laser cooling of electron beams for linear colliders
本文提出了一种用于直线对撞机的电子束冷却新方法。电子束在与聚焦的强激光脉冲碰撞期间被冷却。采用合理的激光参数（激光闪光能量约为10 J），每一级可使横向束流发射度降低约10倍。最终的横向发射度远低于其他方法所能达到的水平。在冷却过程中，光束的退偏率约为5- 15%.这种方法对光子对撞机特别有用，并为e+e对撞机开辟了新的可能性。
2013-10-24 hep-ex physics.acc-ph physics.optics
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
