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利用三维动力学模拟，我们研究了具有预填充圆柱形通道的结构化激光辐照目标所发射的准直伽马射线束。该通道引导入射激光脉冲，从而产生缓慢发展的方位等离子体磁场，该磁场有两个关键功能：增强激光驱动的电子加速和诱导高能电子发射伽马射线。我们的主要发现是，通过利用具有最佳密度的通道，可以在不增加激光强度的情况下显著提高激光能量到伽马射线束 (5 ◦ 开角) 的转换效率。当我们将 P 从 1 PW 增加到 4 PW 时，保持激光峰值强度固定在 5 × 10 22 W/cm 2 ，转换效率随着入射激光功率 P 大致线性增加。这种缩放是通过在通道中使用 10 到 20 n cr 之间的最佳等离子体密度范围来实现的，其中 n cr 是电磁波的经典截止密度。相应的光子数按 P 2 缩放。一个直接受益于这种强缩放的应用是通过双光子碰撞产生对，在固定激光强度下，产生的对的数量按 P 4 增加。
加州大学圣地亚哥分校
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