（光学专业论文）真空中强激光加速电子的研究.pdf

四川大学博士学位论文 真空中强激光加速电子的研究 光学专业 博士研究生赵志国指导教师吕百达教授 随着超短超强激光技术的进展，基于强激光场的新型电子加速器己成为强场 物理中一个研究热点，并提出了多种用强激光加速电子的模型。电子加速的最 终目的是把电子加速到g e v 或t e v 的能量，这需要超强激光场与粒子的相互作 用。如此强的激光场在实验室可通过把激光束聚焦到非常小的空间尺寸( 几个微 米) 而得到，其聚焦后的光斑尺寸可以与波长相比拟，在此情况下，傍轴标量理 论不再有效，激光束的矢量性和非傍轴性必须考虑。 首先介绍了精确描述电磁场的一些常用方法，包括矢量瑞利一索末菲积分法、 角谱法、微扰级数法等。阐述了激光场与粒子的两种相互作用模型：有质动势 模型和相对论电子的动力学模型。在此基础上本文进行的主要创新性工作有： 基于矢量瑞利索末菲积分研究了非傍轴近似下平面波通过薄透镜微光阑系 统的聚焦和衍射特性，得出了轴上场分布的精确解析表达式及胁 九时的场的一 般解析表达式，所得结果可用于处理远场、傍轴场、轴上场以及无光阑情况。 在光阑尺寸与波长相比拟或强聚焦时，矢量非傍轴方法应该被使用。 在考虑光束的部分相干性、矢量性和非傍轴性的基础上引入了部分相干矢量 非傍轴c h g 光束的概念，基于一般的矢量瑞利索末菲积分理论，首次得出了部 分相干矢量非傍轴c h g 光束在自由空闻中传输的交叉谱密度和场强解析表示 式。完全相干矢量非傍轴c h g 光束，矢量非傍轴g s m 光束及它们相应的标量 傍轴近似和远场结果可作为我们一般结果的特殊情况而得到。部分相干矢量菲 傍轴c h g 光束的矢量性和非傍轴性主要有厂和石参数决定，但是离心参数也影 响光束的矢量性和非傍轴行为。当r 和磊参数非常小时，标量傍轴近似成立。一 般的矢量瑞利索末菲积分是一个非常有用的工具，不仅可以应用于矢量非傍轴 四川i 大学博士学位论文 g s m 光束，也可用于其它的部分相干矢量非傍轴光束，表现出了一般可用的优 点。部分相干矢量非傍轴c h g 光束在自由空间中传输也可用w i n g n c r 分布函数 矩阵方法处理得到相同的结果，这两种方法是等价的。 根据横向电场和纵向电场的关系，得出了拉盖尔一高斯( l g ) 的纵向电场解 析表达式。首次研究了真空中拉盖尔一高斯光束加速电子的有关物理问题。研究 表明只有模指数为p 和f - 1 的拉盖尔一高斯激光束有非o 的轴上纵向电场，可用 于加速轴上运动电子。y 方向偏振的横向电场不能产生纵向电场分量，圆偏振与 x 方向偏振的拉盖尔高斯激光束加速轴上运动的电子有相同的效果。讨论了轴 上光场的相速度，群速度，电子滑动距离及轴上加速电位，电子能量增益等物 理特征。轴上加速电场的相速度总是大于光速c 。轴上加速电位与传输距离有关， 且随着模指数p 的增大而出现振荡。电子能量增益a w 依赖于激光束的束腰宽度 w o ，模指数尸和激光场的初始相位而。电子与激光场在有限作用距离范围内若 满足一定条件，可使电子能量增益最大化。 研究了真空中线偏振和圆偏振b g 光束加速电子的的一般特征。研究表明 只有模指数n = l 的贝塞尔高斯激光束有非0 的纵向电场可用于加速轴上电子。 轴上加速场的相速度总是大于光速c 。电子能量增益a w 依赖于激光束的柬腰宽 度w o ，初始相位粕、波数k 及其横向分量口。对于圆偏振的b g ，a w 还依赖于 偏振角口。当偏振角o = 0 时，演化为线偏振贝塞尔激光束的有关结果。在激光功 率一定的条件下，电子滑动距离磊随w 0 的增加，最大能量增益z l w 随w o 减小而 增加。 在求得圆对称同频率交叉拉盖尔高斯激光束总的横向和纵向电场解析表 达式的基础上，首次提出和研究了用交叉拉盖尔高斯激光束对电子加速的有关 物理问题。研究表明两激光束的初始相位差在加速电子中起至关重要的作用。 若两激光束的初始相位差历总的轴上横向电场和磁场消失，而总的纵向电场达 到量大值，加速电子最有效。电子滑动距离乙随着模指数p 的减小和w o 的增大 而增大；对于固定的激光功率只电子最大能量增益a w 随着激光束束腰宽度 w o 和模指数p 的减小而增大。 研究了真空中用交叉贝塞尔激光束和贝塞尔一高斯激光束加速电子一般特 征。得出了交叉贝塞尔和贝塞尔一高斯激光束总的横向和纵向电场、电子滑动距 离，轴上加速电位及能量增益的解析表示式。研究表明只有0 阶和1 阶交叉贝 四川大学博士学位论文 塞尔激光束和贝塞尔一高斯激光束有非o 的纵向电场分量，在两激光束初始相位 差为，r 时，轴上纵向电场达到最大化可有效地用于加速电子。讨论了电子能量增 益最大化的条件。并将交叉贝塞尔激光束与单贝塞尔激光束加速电子情况进行 了比较，在磊作用范围内用交叉贝塞尔光束加速电子可以获得更大的能量增益 和加速梯度。 利用微扰级数法得到了强聚焦t e m f , o 模厄米一高斯激光场包含参数- ，高阶 修正项场的解析表达式，在此基础上首次研究了强聚焦场中电子的动力学特征。 数值计算表明当电子离轴入射时，强聚焦z e 矗d 模h g 激光场中包含，3 的高阶 修正项是必要的，并且高于广的修正项可能会导致电子能量增益发散。强激光 场中电子能量增益z l w 与激光束参数( 激光输出功率p ，激光束的束腰宽度1 4 ) o ， 激光场初始相位i 峋) 和电子初始入射参数( 初始入射角舅初始入射能量如) 有关， 电子在强激光场中运动轨道上场的非对称性是导致电子能量增益的原因。如果 电子的初始入射能量过低，电子接近激光束的强场区域会被反射，初始能量过 高，电子将会在很短时间内穿过激光束的强场区；这都导致电子小能量增益或 没有能量增益。激光场的初始相位通过改变激光场而影响电子的能量增益。电 子共轴入射可作为电子离轴入射的特殊情况，在此情况下场表示中厂的高次修 正项对电子能量增益影响甚微可以忽略。合适地选择激光参数和电子入射参数 可使电子能量增益最大化，最大化能量增益可达到g e v 加速能级。 本论文研究成果对真空激光加速器的设计和应用具有一定的指导意义。目前 强激光加速电子的理论和应用研究正处于一个快速发展阶段，但仍有许多问题 有待于深入研究。 关键词：激光电子加速，线偏振和圃偏振，交叉激光束，相位差，相速度，加 速电位，能量增益，强聚焦厄米高斯光束，离轴入射，入射参数最佳 化。 四川大学博士学位论文 s t u d yo ne l e c t r o na c c e l e r a t i o nu s i n gh i g h p o w e rl a s e r b e a m si nv a c u u m m a j o ro p t i c s p h d c a n d i d a t ez h a oz h i g u o s u p e r v i s o rp r o f l ub a i d a c o n s i d e r a b l ea t t e n t i o nh a sf o c u s e d0 1 1t h ep o s s i b i l i t yo fu s i n gh i 曲一p o w e r f u ll a s e r b e a m st od i r e c t l ya c c e l e r a t ee l e c t r o n si nv a c u u l l lb e c a m eo ft h er a p i dd e v e l o p m e n ti n u l t r a s h o r th i g l l - p o w e rl a s e rt e c h n o l o g y s e v e r a lm e t h o d st oa c c e l e r a t ee l e c t r o n sb y n s i n gl a s e rb e a m sh a v eb e e np r o p o s e d ，a n dt h em a i nf e a t u r e so fl a s e r - a c c e l e r a t e d e l e c t r o n sh a v eb e e nr e v i e w e d t h eu l t i m a t eg o a lo f e l e c t r o na c c e l e r a t i o ni so b v i o u s l y t or e a c hg e vo re v e nt e ve n e r g i e s ，at a s kt h a tr 。q u i r 铝t h eu s eo fi n t e r a c t i o n b e t w e e nl a s e rf i e l d so fe x t r e m e l yh i g hi n t e n s i t yw i t hp a r t i c l e s s u c hi n t e n s i t i e sm a y b ep r o d u c e di nt h el a b o r a t o r yb yf o c u s i n go v e re x t r e m e l ys m a l ls p a t i a ld i m e n s i o n s ， t y p i c a l l yaf e wm i c r o n s t h ev e r ys m a l ls p o ts i z eo fl a s e rb e a m si sc o m p a r a b l ew i t h t h e w a v e l e n g t h , f o rw h i c h t h e p a r a x i a lt h e o r y i si n v a l i da n d v e c = t o r i a l i t y , n o n p a r a x i a l i t yo f l a s e rb e a m sh a v et ob e e nc o n s i d e r e d f i r s t , s o m eb a s i cm e t h o d st o t h ee x a c ts o l u t i o no fe l e c 虹d m a g n e t i cf i e l da r e i n t r o d u c e d ，i n c l u d i n g t h ev e c t o r a l r a y l c i g h s o m m e r f e l d d i f f r a c t i o n i n s t a l s ， a n g u l a rs p e c t r u mr e p r e s e n t a t i o n , p e r t u r b a t i o np o w e rs e r i e sm e t h o d ，e t c t h em o d e l s o fl a s e rp a r t i c l ea r ee x p a t i a t e d , i n c l u d i n gt h ep o n d e r o m o t i v ep o t e n t i a la n dt h e r e l a t i v i s t i ce l e c t r o nd y n a m i c s b a s e do nt h ea b o v et h e o r ya n dm e t h o d s ，t h em a i n r e s u l t so b t a i n e di nt h i sd i s s e r t a t i o na r ea sf o l l o w s ： s t a r t i n gf r o mt h ev e c t o r i a lr a y l c i 曲一s o m m e r f e l dd i f f r a c t i o ni n t e g r a l sa p p r o a c h ， t h ef o c u s i n ga n dd i f f r a c t i o np r o p e r t i e so f p l a n ew a v ep r o p a g a t i n gt h r o u g hat h i nl e n s f o l l o w e db yas m a l lc i r c 山a ra p e r t u r eh a v eb e e ns t u d i e db e y o n dt h ep a r a x i a lr e g i m e 四川大学博士学位论文 as t r i c ta n a l y t i c a le x p r e s s i o nf o rt h ea x i a lf i e l dd i s t r i b u t i o no f p l a n ew a v e sh a sb e e n d e r i v e d u n d e rt h ec o n d i t i o nt h a tr 九t h ea n a l y t i c a lf i e l de x p r e s s i o n sh a v eb e e n d e d u c e d , w h i e hp e r m i tu st ot r e a tt h ef a r - f i e l d , p a r a x i a lf i e l d , a x i a lf i e l de x p r e s s i o n s a n dt h ee x p r e s s i o n sw i t h o u tl e n sa ss p e c i a lg a s e so fo u rg e n e r a lr e s u l t t h ev e c t o r i a l a p p r o a c h s h o u l db eu s e di ft h e a p e r t u r ed i m e n s i o ni sc o m p a r a b l e 丽mt h e w a v e l e n g t h ，o rt h ef o c u s i n gi ss t r o n g t h ec o n c e p to fp a r t i a l l yc o h e r e n tv e c t o r i a ln o n p a r a x i a lc h gb e a m sh a sb e e n i n t r o d u c e d , w h e r et h ep a r t i a lc o h e r e n c e ，v e c t o r i a lp r o p e r t ya n dn o n p a r a x i a l i t yo f c h gb e a m sh a v eb e e na l lt a k e ni n t oc o n s i d e r a t i o n b a s e do nt h eg e n e r a l i z e d v e c t o r i a lr a y l e i g hd i f f r a c t i o ni n t e g r a l s ，t h ec l o s e d f o r mp r o p a g a t i o ne x p r e s s i o n sf o r t h e ( - t o s s s p e c t r a ld e n s i t ym a t r i xa n di n t e n s i 够o fp a r t i a l l yc o h e r e n tv e c t o r i a l n o n p a r a x i a lc h g b e a m si nf r e es p a c eh a v e b e e nd e r i v e d t h ef u l l yc o h e r e n tv e c t o r i a l n o n p a r a x i a lc h gb e a m s ，v e c t o r i a ln o n p a r a x i a lg s mb e a m s ，a n dt h e i rc o r r e s p o n d i n g s e a l a rp a r a x i a la n df a r - f i e l dr e s u l t sh a v eb e e no b t a i n e da n dt r e a t e da ss p e c i a lc a s e so f o wg e n e r a le x p r e s s i o n s t h ev e c t o r i a l p r o p e r t ya n dn o n p a r a x i a l i t yo fp a r t i a l l y c o h e r e n tc h gb e a m sa r em a i n l yd e t e r m i n e db yt h efa n d op a r a m e t e r s ，b u tt h e d e c e n t e r e dp a r a m e t e ra l s oa f f e c t st h e i rb e h a v i o r o n l yf o rs m a l lv a l u e so f fa n d 矗 p a r a m e t e r st h es c a l a rp a r a x i a la p p r o a c hi sa l l o w a b l e i na d d i t i o n , t h eg e n e r a l i z e d v e c t o r i a lr a y l e i g hd i f f r a c t i o ni n t e g r a l sa r eau s e f u lt o o la n da p p l i c a b l en o to n l yt o v e c t o r i a ln o n p a r a x i a lg s mb e a m s ，b u ta l s ot oo t h e rt y p e so fp a r t i a l l yc o h e r e n t v e c t o r i a ln o n p a r a x i a lb e a m sl i k ec h go n e s ，s h o w i n gg e n e r a la p p l i c a b l ea d v a n t a g e s t h ep r o p a g a t i o no fp a r t i a l l yc o h e r e n tv e c t o r i a ln o n p a r a x i a lc h gb e a m sc a nb e t r e a t e db yu s i n gt h ew i g n e rd i s t r i b u t i o nf u n c t i o nm a t r i xa n dt h es a l n er e s u l t sw i l lb e o b t a i n e db e c a u s et h et w oa p p r o a c h e sa r ee q u i v a l e n t u s i n gt h er e l a t i o n sb e t w e e n t h et r a n s v e r s ea n d l o n g i t u d i n a l e l e c 伍c - f i e l d c o m p o n e n t s ，t h ea n a l y t i c a le x p r e s s i o no fl o n g i t u d i n a le l e c t r i cf i e l do ft h el gb e a m h a sb e e nd e r i v e d t h eg e n e r a lp h y s i c a lc h a r a c t e r i s t i c so fa c c e l e r a t i o ne l e c t r o n sb y u s i n gl g a r es t u d i e d i ti ss h o w nt h a to n l yt h el o n g i t u d i n a le l e c t r i cf i e l do ft h el g b e a mw i t hm o d ei n d i c e spa n d1 = 1c a l lb eu s e dt oa c c e l e r a t ee l e c t r o n s t h el i n e a r l y a n dc i r c u l a r l y - p o l a r i z e dl gb e a m sw i t hm o d ei n d i c e spa n d - - 1p l a yt h es a n l er o l ei i l 四川大学博士学位论文 l a s e re l e c t r o na c c e l e r a t i o nb e c a u s et h e r ei sn o ta x i a ll o n g i t u d i n a le l e c t r i cf i e l do f p o l a r i z e dl gb e a m s i nyd i r e c t i o n s o m ep h y s i c a lc h a r a c t e r i s t i c s ，s u c ha sp h a s ea n d g r o u pv e l o c i t i e so f t h ea x i a lo p t i c a lf i e l d ，t h es l i p p a g ed i s t a n c e ，a c c e l e r a t i n gp o t e n t i a l ， a n de n e r g yg a i no fe l e c t r o n se t e ，a r ed i s c u s s e d t h ep h a s ev e l o c i t yo fe l e c t r i cf i e l d o nt h ea x i si sg r e a t e rt h a nt h el i g h tv e l o c i t yci nv a c a i l l r l l t h ea c c e l e r a t i n gp o t e n t i a l o s c i l l a t e sw i t hm o d ei n d e xpi n c r e a s i n g t h ee n e r g yg a i ni sd e p e n d e n to nt h ew a i s t w i d t hw o ，m o d ei n d e x p ，a n dt h ei n i t i a lp h a s e 南af i n i t ee n e r g yg a i na wt a k e sp l a c e o v e raf i n i t ei n t e r a c t i o nr a n g ea n di sm a x i m i z e dw h e ns o m ec o n d i t i o n sa r es a t i s f i e d t h eg e n e r a lf e a t u r e so ft h ed i r e c ta c c e l e r a t i o no fe l e c t r o n sb yu s i n gl i n e a r l ya n d c i r c u l a r l yp o l a r i z e db gb e a m si nv a c u l m lh a v eb e e ns t u d i e d t h el i n e a r l ya n d c i r c u l a r l yp o l a r i z e db gb e a m so fo r d e rn = lh a v en o n - z e r oa x i a le l e c t r i cf i e l do na x i s a n dc a nb eu s e dt oa c c e l e r a t ee l e c t r o n s t h ep h 撇v e l o c i t yo fe l e c t r i cf i e l do nt h e a x i si sg r e a t e rt h a nt h el i g h tv e l o c i t yci nv a c u u m t h ee n e r g yg a i n4 矿d e p e n d so n t h ew a i s tw i d t hw o ，w a v en u m b e rka n di t st r a n s v e r s a lc o m p o n e n t a , a c c e l e r a t i o n d i s t a n c ez oa n di n i t i a lp h a s e 南f o rc i r c u l a r l yp o l a r i z e db gb e a m s ，a wi s a d d i t i o n a l l yd e p e n d e n to nt h ea n g l e a i fl e t t i n g 良0 ，t h er e s u l t sf o ra c c e l e r a t i n gf i e l d ， a c c e l e r a t i n gp o t e n t i a l ，e n e r g yg a i no fc i r c u l a r l yp o l a r i z e db gb e a m sr e d u c et ot h o s e o fl i n e a r l yp o l a r i z e db gb e a m s f o ra 凰e dl a s e rp o w e r , z si n c r e a s e s 祈t 1 1w 0 i n c r e a s i n ga n da 口i n c r e a s e sw i t hw 0d e c r e a s i n g t h ed i r e c ta c c e l e r a t i o no fe l e c t r o n sb yu s i n gt w ol i n e a r l yp o l a r i z e da n dc i r c u l a r l y s y m m e t r i cc r o s s e dl gb e a m sw i t he q u a lf r e q u e n c yi sp r o p o s e da n ds t u d i e d t h e r e s u l t i n gt r a n s v e r s ea n dl o n g i t u d i n a l e l e c t r i cf i e l d sh a v eb e e nd 耐v e d t h ei n i t i a l p h a s ed i f f e r e n c ep l a y sak e yr o l e f o rt w ol i n e a r l yp o l a r i z e dc r o s s e dl gb e a m s 、i t l l ap h a s ed i f f e r e n c eo fl r - r a dt h er e s u l t i n ga x i a lu a l i s v e i s ee l e c t r i cf i e l d , a x i a l t r a n s v e r s ea n dl o n g i t u d i n a lm a g n e t i cf i e l d sd i s a p p e a r , a n dt h er e s u l t i n gl o n g i t u d i n a l e l e c t r i c f i e l dr e a c h e sam a x i m u m , w h i c hc a l lb eu s e dt o e f f e c t i v e l ya c c e l e r a t e e l e c t r o n si nv a c u u l r t t h e s l i p p a g ed i s t a n c e 磊i n c r e a s e sw i t hm o d ei n d e xp d e c r e a s i n ga n dw a i s tw i d t hw oi n c r e a s i n g f o raf i x e dl a s e rp o w e r 9t h em a x i m u m e n e r g yg a i na “i n c r e a s e sw i t h pa n d w 0d e c r e a s i n g t h eg e n e r a lc h a r a c t e r i s t i c so fa c c e l e r a t i n ge l e c t r o n sb yu s i n gt w op o l a r i z e d 四川大学博士学位论文 c r o s s e db ga n db c s s e lb e a m sw i t he q u a lf r e q u e n c yh a sb e e ns t u d i e da n dt h e a n a l y a c a le x p r e s s i o n sf o rt h er e s u l t i n gt r a n s v e r s ea n dl o n g l t u d i n a le l e c t r i cf i e l d so f t w oc r o s s e db ga n db e s s e lb e a m s ，t h es l i p p a g ed i s t a n c e z s ，a c c e l e r a t i n gp o t e n t i a la n d e n e r g yg a i na w h a v eb e e nd e r i v e d t w oc r o s s e db go rb e s s e lb e a m so ft h es a m e o r d e r ( n - - oo r ，产1 ) h a v ean o n z e r or e s u l t a n tl o n g i t u d i n a le l e c t r i c - f i e l di nt h ez - a x i s a n dc a nb eu s e d ，i np r i n c i p l e ，t oa c c e l e r a t ee l e c t r o n s t h ei n i t i a lp h a s ed i f f e r e n c e p l a y sac r u c i a lr o l e f o rt w ol i n e a r l yp o l a r i z e dc r o s s e db g o rb e s s e lb e a m sw i t ha 1 t - r a dp h a s ed i f f e r e n c e ，t h er e s u l t a n tt r a n s v e r s ee l e c t r i cf i e l dv a n i s h e s ，a n dt h e r e e x i s t st h en o n z e r or e s u l t a n tl o n g i t u d i n a lf i e l di nt h ez - a x i s ，w h i c hc a l lb em a x i m i z e d a n du s e dt oa c c e l e r a t ee l e c t r o n s t h ec o n d i t i o n st h a tt h ee n e r g yg a i ni sm a x i m i z e d h a v eb e e nd i s c u s s e d i nc o m p a r i s o n 谢t l lt h ec a s eo fas i n g l eb e s s e lb e a m , t h el a r g e r e n e r g yg a i na n da c c e l e r a t i n gg r a d i e n tc a nb ea c h i e v e di nt h ei n t e r a c t i o nd i s t a n c ez s b yu s i n gt w oc r o s s e db e s s e lb e a m s b a s e do nt h em e t h o do ft h ep e r t u r b a t i o ns e r i e se x p a n s i o n , t h eh i g h e r - o r d e rf i e l d c o r r e c t i o n so f 死嘲0 - m o d eh - gb e a m sa r ed e r i v e d , a n du s e dt os t u d yt h ee l e c t r o n a c c e l e r a t i o nb yat i g h t l yf o c u s e dh gb e a m t h ei l l u s t r a t i v en u m e r i c a lc a l c u l a t i o n r e s u l t ss h o wt h a tf o rt h eo f f - a x i si d j e c t i o nt h ef i e l dc o n t r i b u t i o n so ft h et e r m su pt o o r d e rfh a v et ob ei n c l u d e d ，a n dt h et e r m sh i g h e rt h a nt h eo r d e rfm a yr e s u l ti na d i v e r g e n te n e r g yg a i n i nt h ei n t e r a c t i o no f t h ee l e c t r o na n d 丁e 尬0 - m o d eh gb e a m t h ei n j e c t i o np a r a m e t e r si n c l u d i n gt h e 画e c t i o ne n e r g yy 0a n dt h ei n j e c t i o na n g l e 口 a n dl a s e rp a r a m e t e r si n c l u d i n gl a s e rp o w e rp ，t h ew a i s tw i d t hw o ，a n dt h ei n i t i a l p h a s e b o t ha f f e c tt h ee n e r g yg a i na r e n ea s y m m e t r yo ft h eu - s j i s v e i s ea n d l o n g i t u d i n a le l e c t r i c - f i e l dc o m p o n e n t sa l o n gt h ee l e c t r o nt r a j e c t o r i e sr e s u l t si nt h e e l e c t r o na c c e l e r a t i o n f o rt h es m a l li n j e c t i o ne n e r g yy 0t h ee n e r g yg a i n i sv e r y s m a l ld u et ot h er e f l e c t i o no fe l e c t r o n sa n df o rt h el a r g ei n j e c t i o ne n e r g y 殉a g e d e c r e a s e sb e c a u s ee l e c t r o n sp e n e t r a t et h r o u g ht h et e m l0 一m o d eh gb e a mo v e ra s h o r tt i m e t h ei m t i a lp h a s e 缈ow h i c ha l t e r st h ef i e l dd i s t r i b u t i o na f f e c t st h ef i n a l e n e r g yg a i n t h ee l e c t r o no n - a x i si n j e c t i o nc a l lb et r e a t e da sas p e c i a lc a s e f o rs u c h ac a s et h eh i g h e r - o r d e rc o r r e c t i o n so a nb en e g l e c t e da n dt h er e s u l ti sc o n s i s t e n tw i t h t h ep r e v i o u so n e t h ee n e r g yg a i nc a i lb eo p t i m i z e dt oa c h i e v et h eg e ve n e r g yg a i n 婴型奎兰堡主兰垡丝塞 b y as u i t a b l ec h o i c eo f i n j e c t i o np a r a m e t e r sa n dt h ei n j e c f i o np a r a m e t e r s t h er e s u l t so b t a i n e di nt h i sd i s s e r t a t i o nm a yb eu s e f u lf o rd e s i g na n da p p l i c a t i o n o fe l e c t r o n a c c e l e r a t i o n c u r r e n t l y , t h et h e o r y a n d a p p l i c a t i o ni nh i g h l a s e r a c c e l e r a t i o ne l e c t r o na l ei nr a p i dd e v e l o p m e n t h o w e v e r , t h e r ea r em a n y p r o b l e m s w h i c hd e s e r v eaf 1 1 l - t h e - q - a n dd e e ps t u d y k e yw o r d s ：l a s e re l e c t r o na c c e l e r a t i o n , l i n e rp o l a r i z a t i o na n dc i r c u l a rp o l a r i z a t i o n , c r o s s e dl a s e r b e a m s ，p h a s ed i f f e r e n c e , p h a s ev e l o c i t y , a c c e l e r a t i n g p o t e n t i a l ，e n e r g yg a i n , t i g h t l yf o c u s e dh e r m i t e - g a u s s i a nb e a m , o f f - a x i s i n j e c t i o n , o p t i m i z a t i o no f i n j e c t i o np a r a m e t e r s 四j i l 大学博士学位论文 声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及 取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论 文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得四j i l 大 学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对 本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的