我研究小组在前期的研究中发现超短超强激光与固体靶相互作用时存在一种稳相加速机制:即当激光归一化光强与膜片归一化厚度相当时,圆偏振激光可以如常规加速器一样对离子进行加速和纵向聚束,从而可以产生高品质的高能单色离子。根据该加速模型,在现有激光功率条件下(聚焦光强<1020W/cm2)要实现稳相加速需要能够自支撑、厚度为几个纳米的固体薄膜靶。为了防止激光预脉冲在主脉冲到来之前击穿纳米靶,要求激光的对比度在10(10以上。颜学庆等人参加了慕尼黑马普量子光学所(MPQ)的激光离子加速实验,在柏林MBI实验室的激光器上(聚焦光强
5×1019W/cm2
,激光脉冲长度45fs,焦斑直径3(m)成功地进行了世界上首次圆偏振激光打金刚石碳纳米靶(厚度为5纳米)的加速实验,实验中观测到了>30MeV的准单能碳离子峰。这个实验首次证实圆偏振激光可以通过稳相加速机制产生准单能离子束,从而可以有效地降低离子束的能散。这一实验进展对离子癌症治疗、激光核聚变快点火和新概念加速器等研究将产生重要影响。该实验结果刚刚在2009年12月份的美国物理评论快报(Phys. Rev. Lett. 103, 245003 (2009) )上发表。