采用三维粒子模拟求解相对论Newton-Lorentz运动方程,对电子与强激光相互作用时CAS(capture and acceleration scenario)出现的基本条件和特性进行了系统研究.研究显示真空中强脉冲激光与电子之间的净能量交换主要源于两种量子机制,即受激Compton效应(SCS)和非线性Compton效应(NLCS).研究发现当a0(≥)100,电子与激光的最大净能交换近似正比于a20,这里a0≡eE0/mωc是一个表征激光强度的无量纲参数.电子束由于CAS加速后的输出是一由很多微脉冲构成的巨脉冲.巨脉冲宽度对应于激光的脉冲宽度,而微脉冲的宽度对应于激光的波动周期.出现CAS的经典物理机制是聚焦激光束的衍射效应导致光波沿俘获电子轨迹的实际相速减慢,以致电子约束在加速相位相当长时间并从激光场获得足够多的能量.
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