Recently, the all-optical Compton laser backscattering setup has become a promising approach in producing high-quality γ-rays. However, this method only produces a single γ-ray beam. In this paper, we report on the numerical study for the feasibility of producing double γ-ray beams using a 1 PW laser. Our method utilizes the all-optical setup with a structured solid target as a reflecting foil. The laser pulse is reflected by the foil after propagating a few millimeters into the underdense plasma. The reflected laser intensity is strongly boosted by the foil to invoke a radiation reaction as nonlinear Compton backscattering. Subsequently, the electron bunch traverses the foil, generating bremsstrahlung. Our simulation results show that a collimated γ-ray beam from the nonlinear Compton backscattering with the peak brilliance of 6.7 × 1020 photons/s/mm2/mrad2/0.1% BW at 15 MeV is produced. Another collimated γ-ray beam with the peak brilliance of 2.1 × 106 photons/s/mm2/mrad2/0.1% BW is produced by bremsstrahlung. The combined γ-ray beams act as a blaster and are of particular interest in nuclear interactions induced by high-energy photons.
近年、全光コンプトン逆散乱セットアップは、高品質のγ線を生成するための有望なアプローチとなっている。しかし、この方法では単一のγ線ビームのみが生成される。本論文では、1 PWレーザーを用いて二重γ線ビームを生成する可能性についての数値的研究を報告する。本手法では、構造化固体ターゲットを反射フォイルとして用いる全光セットアップを利用する。レーザーは、低密度プラズマ中を数ミリメートル伝播した後、フォイルによって反射される。反射されたレーザー強度はフォイルによって強く増幅され、非線形コンプトン逆散乱としての放射反応を誘起する。続いて、電子バンチがフォイルを通過し、制動放射を生成する。シミュレーション結果は、非線形コンプトン逆散乱によるコリメートされたγ線ビームが、15 MeVにおいて6.7 × 10²⁰ photons/s/mm²/mrad²/0.1% BWのピーク輝度で生成されることを示している。もう一つのコリメートされたγ線ビームは、制動放射により2.1 × 10⁶ photons/s/mm²/mrad²/0.1% BWのピーク輝度で生成される。これらの複合γ線ビームはブラスターとして機能し、高エネルギー光子による原子核相互作用において特に重要である。