[發明專利]加速裝置及基于半導體激光器的介質激光加速結構

在審

• 申請號: 201910631202.9
• 申請日: 2019-07-12
• 公開（公告）號: CN111726930A
• 公開（公告）日: 2020-09-29
• 發明（設計）人: 林宏翔;魏曉慧;羅中良
• 申請（專利權）人: 惠州學院
• 主分類號: H05H15/00
• 分類號: H05H15/00
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 張潤

1.一種加速裝置，其特征在于，包括：

第一電極和第二電極，所述第一電極和所述第二電極正對設置；

第一波導層和第二波導層，所述第一波導層位于所述第一電極的下方，所述第二波導層位于所述第二電極的上方；

有源區，所述有源區位于所述第一波導層和所述第二波導層之間，且呈楔形結構，用于在所述第一電極和所述第二電極通電時產生激光；

閃耀光柵，所述閃耀光柵位于所述第一電極和所述第二電極之間，且位于一側并垂直于所述第一電極和所述第二電極設置；

反射層，所述反射層位于所述第一電極和所述第二電極之間，且位于另一側并垂直于所述第一電極和所述第二電極設置；

電子束通道，所述電子束通道形成在所述第一波導層和所述第一電極之間的半導體材料中，所述電子束通道的至少一側形成有光柵，作為加速區；

真空區，所述真空區是由所述有源區的端面、所述閃耀光柵和所述半導體材料所圍成的區域。

2.根據權利要求1所述的加速裝置，其特征在于，還包括：

襯底，所述襯底形成在所述第二電極的正上方，且位于所述閃耀光柵、所述第二波導層和所述反射層的下方。

3.根據權利要求1所述的加速裝置，其特征在于，所述電子束通道的兩側均形成有光柵，所述加速區靠近所述真空區的一側還形成有傾斜的布儒斯特窗，所述布儒斯特窗用于將偏振方向與電子束運動方向一致的激光篩選出來的。

4.根據權利要求3所述的加速裝置，其特征在于，所述光柵通過在所述半導體材料上進行光刻和濕法腐蝕形成，且所述光柵的光柵常數與激光波長大致相等。

5.根據權利要求3所述的加速裝置，其特征在于，所述布儒斯特窗通過在所述半導體材料上進行刻蝕形成，定義布儒斯特角為θ，則所述布儒斯特窗相對水平方向的傾斜角度為θ或π-θ，且布儒斯特角θ與真空折射率n₂和半導體材料折射率n₁的關系為

6.根據權利要求3所述的加速裝置，其特征在于，定義所述電子束通道的寬度為C，所述加速裝置的真空部分等效長度為L₁，所述有源區的等效長度為L₂,所述加速裝置的加速部分等效長度為L₃，n₃為真空折射率，n₄為有源區介質折射率，n₅為加速區介質折射率，激光波長為λ，則2·(n₃C+n₃L₁+n₄L₂+n₅L₃)＝mλ，其中，m為正整數。

7.根據權利要求3所述的加速裝置，其特征在于，定義所述閃耀光柵的峰間距d，光柵閃耀角為θ_b，激光波長為λ，則所述閃耀光柵滿足λ＝d·sinθ_b。

8.根據權利要求1所述的加速裝置，其特征在于，所述反射層通過在所述半導體材料、所述第一波導層、所述有源區和所述第二波導層形成的平面上鍍膜形成。

9.根據權利要求3所述的加速裝置，其特征在于，單層布儒斯特窗的厚度50-100um,所述布儒斯特窗的高度為50-100um，所述有源區的介質材料為InGaAsP材料，所述加速區、所述布儒斯特窗的介質材料為SiO₂材料。

10.一種基于半導體激光器的介質激光加速結構，其特征在于，包括：

以級聯方式聯接起來的多個根據權利要求1-9中任一項所述的加速裝置；

用于對供給各加速裝置的激勵電流進行控制的控制器；

其中，所述控制器通過調節激勵電流的觸發時間實現所述加速區內電磁場的相位的控制調節。