Pwogrè nan rechèch sou akselerasyon elèktron nan vag Terahertz

Dènyèman, ekip Li Ruxin, Tian Ye ak Song Liwei nan Shanghai Institute of Optique ak machin presizyon (SIPM) nan Akademi Chinwa Syans (CAS) te fè pwogrè enpòtan nan jaden an nan akselerasyon elèktron nan vag terahertz. Ki baze sou nouvo jenerasyon ultra-entans ultra-kout batman kè lazè entegre aparèy eksperimantal nan SIPM, ekip la itilize ultra-entans ultra-kout lazè pou kondwi swa waveguide la pou jenere vag sifas milijoule-nivo terahertz, epi itilize vag sifas yo pou akselerasyon elèktron, ki te rezoud pwoblèm jenerasyon wo-enèji vag terahertz osi byen ke efikasite ki ba nan espas lib terahertz vag-a-waveguide enèji kouple. Etid la entegre jenerasyon, transmisyon ak kouple vag terahertz nan waveguide, epi reyalize pi gwo 1.1 MeV elektwon enèji ak 210 MV/m gradyan akselerasyon mwayèn nan yon distans 5 mm nan waveguide la, ki se prèske yon lòd nan grandè pi wo. pase rekò mondyal aktyèl la nan genyen enèji elektwon pou akselerasyon vag terahertz ak ouvè yon nouvo chemen pou rechèch la nan pedal gaz elèktron entegre tout-optik.
Pedal gaz elèktron miniaturized ak entegre pral ankouraje aplikasyon li nan syans ak teknoloji fwontyè. Itilizasyon akselerasyon elèktron vag terahertz, kòm yon teknoloji akselerasyon émergentes devlope nan dènye dekad la, ka bay pi wo gradyan akselerasyon pase akselerasyon RF tradisyonèl yo, epi li se youn nan fason serye pou reyalize aparèy akselerasyon miniaturize ak pri ki ba, ki se espere pwolonje itilizasyon pedal gaz pou plis senaryo aplikasyon, ki gen ladan laboratwa ti-echèl, lopital, ak sou sa.
Devlopman aktyèl la nan akselerasyon elèktron terahertz baze sou teknoloji sous terahertz espas gratis. Onn Terahertz yo pwodwi, kolekte, transmèt, polarizasyon konvèti, ak Lè sa a, konsantre sou yon estrikti ond ki itilize pou akselere elektwon yo. Eksperimantalman, yo nan lòd yo maksimize gradyan akselerasyon terahertz andedan gid ond la, yon sous terahertz oblije bay ase enèji pou konpanse pèt enèji ki soti nan gaye, refleksyon, ak konvèsyon mòd nan chemen optik la. Sous terahertz komen yo, tankou sa yo ki baze sou kristal optik, anjeneral mande pou koleksyon ak gide radyasyon terahertz atravè eleman optik ak konvèsyon mòd atravè plak ond segmenté oswa plak ki chanje faz, ki inevitableman rezilta nan pèt enèji. Konpare ak radyasyon terahertz nan espas lib, vag sifas optik mare nan sifas yon mwayen, tankou polariton plasmon sifas (SPPs), bay yon fason konplètman nouvo nan panse sou konsèy terahertz ak konvèsyon mòd.
Eksplorasyon alontèm ekip la nan jaden miniaturized lazè akselere sous elèktron ak sous limyè radyasyon te mennen nan dekouvèt nan yon mekanis anplifikasyon aderan pou polariton plasmon sifas terahertz, ki pèmèt realizasyon an nan gwo pouvwa sifas plasmon polariton sous radyasyon aderan. Ki baze sou pwopriyete a vag Sommerfeld nan eksitasyon izo-polarize sifas terahertz sou gid ond silendrik metalik aksimetrik, ak sou mòd yo ba-dispersion fondamantal transverse mayetik (TM), ekip la plis makonnen sa a gwo pouvwa sifas terahertz eksitasyon izo-polarize dirèkteman nan la. akselere waveguide, ak reyalize 85 pousan kouple efikasite, ki ka efektivman koup milijoule-nivo terahertz enèji ki te pwodwi pa femtosecond lazè ponpe metalik silendrik waveguide la ak gwo bout bwa elèktron, ak finalman nan longè 5mm nan elèktron pou jwenn enèji ki pi wo a 1.1 MeV. genyen ak 210 MV / m nan gradyan an akselerasyon mwayèn, yo pral aktyèl entènasyonal terahertz vag-kondwi enèji elektwon genyen nan pi bon rezilta yo amelyore prèske yon lòd nan grandè.
Nan tan kap vini an, ekip la pral plis devlope teknoloji akselerasyon elèktron tout-optik entegre ki baze sou nouvo konplo sa a nan akselerasyon elèktron terahertz sifas vag mòd-kondwi, ak elaji aplikasyon kwa li yo nan domèn sous radyasyon ti-echèl ak deteksyon materyèl. .
Rezilta rechèch ki enpòtan yo te pibliye nan Nature Photonics anba tit Megaelectronvolt akselerasyon elèktron kondwi pa vag sifas terahertz. Rechèch la te fè an kolaborasyon ak Shanghai Institute of Optical Machinery, Beijing University of Aeronautics and Astronautics and Zhangjiang Laboratory. Rechèch la te sipòte pa Pwogram Nasyonal Rechèch ak Devlopman nan Lachin, Pwojè Pilòt Estratejik Akademi Chinwa Syans (Klas B), Pwogram Zòn Espesyal Rechèch Debaz Shanghai, Fondasyon Nasyonal Syans Natirèl Lachin, Asosyasyon Young Innovators. nan Akademi Chinwa Syans yo, ak Shanghai Syans ak Teknoloji Enspirasyon Star Sail Pwogram.

Figi 1. Dyagram chema eksperyans terahertz sifas akselerasyon elèktron kondwi.

Figi 2: Eksperimantal mezire maksimòm enèji elektwon rezilta yo

Figi 3. Konparezon fòs jaden elektrik andedan gid ond akselere (c) nan eta espas lib (a) ak terahertz makonnen ak gid ond metal silendrik (b)