Attosecond γ-ray sources are indispensable for probing ultrafast and high-energy phenomena. However, achieving further pulse compression remains challenging, particularly through target structural modifications. Here, we propose a novel scheme that incorporates a conical-frustum plasma target with a Laguerre–Gaussian laser to generate attosecond γ-ray pulse trains via nonlinear inverse Compton scattering. By tuning the target tilt angle, we control the longitudinal compression of the laser-driven electron sheet and the resulting electron-density distribution. Three-dimensional quantum-electrodynamic-particle-in-cell simulations indicate that, at the optimal tilt angle, the γ-ray pulse duration decreases from 500 as to 200 as, while the orbital angular momentum of the γ-photons is simultaneously enhanced. The emitted γ-photons reach energies up to 410 MeV with a total yield of approximately 1010. A comparative analysis of the original and inverted conical-frustum geometries further elucidates their respective advantages in γ-ray pulse generation. The present work opens new avenues for applications in nuclear-resonance fluorescence, attosecond pump–probe diagnostics and high-resolution imaging.
アト秒γ線源は、超高速かつ高エネルギーの現象を探るために不可欠である。しかしながら、さらなるパルス圧縮の達成は、特にターゲット構造の改変を通じては困難なままである。ここでは、円錐台プラズマターゲットとラゲール–ガウスレーザーを組み合わせ、非線形逆コンプトン散乱によりアト秒γ線パルス列を生成する新しいスキームを提案する。ターゲットの傾斜角を調整することで、レーザー駆動電子シートの縦方向圧縮と、それに伴う電子密度分布を制御する。三次元量子電磁力学–粒子インセルシミュレーションは、最適な傾斜角において、γ線パルス持続時間が500 asから200 asへ減少し、同時にγ光子の軌道角運動量が増強されることを示す。放出されるγ光子は最大410 MeVのエネルギーに達し、総収量は約1010である。元の円錐台形状と反転した円錐台形状の比較分析は、γ線パルス生成におけるそれぞれの利点をさらに明らかにする。本研究は、核共鳴蛍光、アト秒ポンプ–プローブ診断、および高分解能イメージングへの応用に新たな道を開く。