随着超短超强激光技术的发展，相对论激光等离子体物理及其应用成为物理学一个重要前沿。

其中强激光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个数量级的加速梯度，这种新型加速结构被视为极具潜力用于建造新一代紧凑型加速器和辐射源装置。2004年Nature杂志以“Dream Beam”为封面在同一期发表了三篇有关等离子体中通过激光尾波加速产生准单能电子束的研究论文，随后尾波加速研究在世界范围内得到了迅猛的发展。激光尾波加速及辐射获得应用需要解决的关键问题包括被加速电子束品质的提升、高效多频段辐射产生及其控制等。十余年来项目组围绕这两个问题开展了系统的理论和数值模拟研究，多项理论工作得到实验验证，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，为实现高品质电子加速提供了解决方案，被国际实验研究组广泛验证。

尾波加速要获得高品质的电子束，电子注入是极其关键的一环。项目组通过自己开发的带有离化模块的程序，首先从理论上研究并证明了离化注入机制的可行性。随后又分别针对尾波加速中电子束能散控制和发射度品质提升，提出了离化注入自截止、及双色光离化注入机制，使得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，该机制已经成为等离子体加速中控制电子注入最有效的方案之一。项目组成员应邀在Springer出版的激光加速和应用专著中综述介绍离化注入机制。

2.提出了利用激光尾波产生从太赫兹到X射线频段的高效辐射机制，获得实验证实。

通过计算机模拟和理论分析，项目组首次发现了通过等离子体密度梯度上升沿可以实现从等离子体静电波到电磁波的模式转换。利用该机制通过强激光与气体靶和固体靶作用，可以产生强度高达GV/m的太赫兹辐射以及高效率的高次谐波辐射，上述辐射获得国际同行的实验验证；提出利用等离子体密度上升沿到平台转换区的尾波相速度突变，产生阿秒电子层注入及阿秒电磁脉冲辐射的机制；提出了利用激光尾波演化产生多次电子注入，分别实现高品质电子束和另一个大振幅横向振动电子束，并产生相应高亮度X射线Betatron辐射，并开展了实验证实，为利用其中电子束和X射线开展泵浦探测技术及其它应用研究奠定了基础。

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，得到了国际同行的广泛引用和高度评价。从2004年至今项目组在有关激光尾场加速方面共发表SCI、EI论文47篇，其中8篇代表论文被SCIE他人引用234次。项目组成员在有关该领域重要国际会议上做邀请报告50多次。部分基于这些研究成果，该项目第一完成人荣获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。

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