Управление динамикой фокуса лазерного излучения с целью повышения производительности источников Комптоновского излучения

Обратное комптоновское рассеяние лазерного излучения на релятивистском электронном пучке широко используется для генерации гамма-излучения. Однако яркость комптоновских источников остаётся относительно невысокой, в том числе из-за малости сечения комптоновского рассеяния. При этом простой подход, основанный на увеличении интенсивности лазерного излучения, быстро сталкивается с проблемами, связанными с проявлением нелинейных эффектов в процессе рассеяния, наиболее существенным из которых является пондеромоторное уширение спектра комптоновских фотонов. В данной работе демонстрируется, что использование методов управления динамикой фокуса лазерного излучения (оптическая схема «летящий фокус») позволяет достичь максимально возможного выхода комптоновских фотонов даже при существенном увеличении длительности лазерного импульса, приводящем к уменьшению паразитных нелинейных эффектов. Выводится приближённое аналитическое выражение, описывающее выход комптоновских фотонов в случае, когда фокус лазерного излучения движется синхронно с электронным сгустком. Точность полученного выражения подтверждается результатами численного моделирования.