[發明專利]一種基于緊湊型加速器的相干太赫茲輻射產生裝置及方法

有效

• 申請號: 202111217027.2
• 申請日: 2021-10-19
• 公開（公告）號: CN113948945B
• 公開（公告）日: 2023-03-14
• 發明（設計）人: 馮超;方文程;張開慶;劉波;趙振堂
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海高等研究院
• 主分類號: H01S1/00
• 分類號: H01S1/00;H05H9/00
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 楊怡清

1.一種基于緊湊型加速器的相干太赫茲輻射產生裝置，其特征在于，包括一緊湊型注入器(1)、一激光調制系統(2)、一太赫茲輻射系統(3)、一超快激光器(4)、一脈沖展寬與分束系統(5)、第一分束片和第一反射鏡；所述超快激光器(4)設置為產生超快激光脈沖；所述超快激光器(4)、第一分束片和第一反射鏡沿著光路走向依次排布于第一軸線上，所述第一分束片和緊湊型注入器(1)沿光路走向依次排布，且所述第一反射鏡、脈沖展寬與分束系統(5)以及激光調制系統(2)沿光路走向依次排布；所述緊湊型注入器(1)設置為產生高能電子束，所述緊湊型注入器(1)、激光調制系統(2)、太赫茲輻射系統(3)沿著高能電子束的傳輸方向依次排布，且位于同一水平面上。

2.根據權利要求1所述的基于緊湊型加速器的相干太赫茲輻射產生裝置，其特征在于，所述緊湊型注入器(1)為光陰極注入器，包括光陰極電子槍和位于光陰極電子槍下游的C波段或X波段的加速結構；且在所述緊湊型注入器(1)出口處的高能電子束的動能在6兆電子伏特至70兆電子伏特之間。

3.根據權利要求1所述的基于緊湊型加速器的相干太赫茲輻射產生裝置，其特征在于，所述超快激光器(4)設置為產生30至200飛秒的超快激光脈沖，所述第一分束片設置為將所述超快激光脈沖分為第一路超快激光(41)和第二路超快激光(42)，所述緊湊型注入器(1)設置為在收到注入的第一路超快激光(41)時產生高能電子束，所述脈沖展寬與分束系統(5)設置為根據第二路超快激光(42)產生調制的太赫茲波段的雙脈沖激光。

4.根據權利要求1所述的基于緊湊型加速器的相干太赫茲輻射產生裝置，其特征在于，所述脈沖展寬與分束系統(5)包括沿第二路超快激光(42)所在軸線依次排布的第二分束片(51)、可調延時器(52)和第二反射鏡(53)，以及沿著另一軸線依次排布的第三反射鏡(54)、合束片(55)和脈沖展寬器(56)，且所述第二分束片(51)和第三反射鏡(54)沿光路的走向依次排布，所述第二反射鏡(53)和合束片(55)沿光路的走向依次排布。

5.根據權利要求3所述的基于緊湊型加速器的相干太赫茲輻射產生裝置，其特征在于，所述激光調制系統(2)設置為在所述高能電子束的脈沖分布中產生與所述雙脈沖激光的頻率特性一致的微群聚信號，從而得到帶有太赫茲波段的微群聚結構的高能電子束。

6.根據權利要求5所述的基于緊湊型加速器的相干太赫茲輻射產生裝置，其特征在于，所述激光調制系統(2)包括位于同一水平位置的調制段波蕩器(21)和磁壓縮器(22)；所述調制段波蕩器(21)設置為接收所述高能電子束與雙脈沖激光，并使得高能電子束與雙脈沖激光相互作用以在高能電子束的能量空間產生能量調制；所述磁壓縮器接收經過能量調制的高能電子束，并將所述高能電子束的能量空間的能量調制轉換為密度調制。

7.根據權利要求5所述的基于緊湊型加速器的相干太赫茲輻射產生裝置，其特征在于，所述太赫茲輻射系統(3)設置為利用帶有微群聚結構的高能電子束產生相干太赫茲輻射，且所述太赫茲輻射系統(3)包括一個可調間隙的輻射段波蕩器和一個用于產生渡越輻射的金屬靶片中的一種。

8.一種基于緊湊型加速器的相干太赫茲輻射產生方法，其特征在于，包括：

步驟S1：提供根據權利要求1-7之一所述的基于緊湊型加速器的相干太赫茲輻射產生裝置，利用所述相干太赫茲輻射產生裝置的超快激光器(4)產生30至200飛秒的超快激光脈沖，利用第一分束片將所述超快激光脈沖分為第一路超快激光(41)和第二路超快激光(42)，利用緊湊型注入器(1)在收到注入的第一路超快激光(41)時產生高能電子束；第二路超快激光(42)通過脈沖展寬與分束系統(5)產生調制的太赫茲波段的雙脈沖激光；

步驟S2：將雙脈沖激光注入到激光調制系統(2)中，通過其與所述高能電子束相互作用以在所述高能電子束的脈沖分布中產生與所述雙脈沖激光的頻率特性一致的微群聚信號，從而得到帶有太赫茲波段的微群聚結構的高能電子束；

步驟S3：將所述高能電子束送入所述太赫茲輻射系統(3)，以產生相干太赫茲輻射。

9.根據權利要求8所述的基于緊湊型加速器的相干太赫茲輻射產生方法，其特征在于，通過在所述步驟S1中利用所述脈沖展寬與分束系統(5)調節雙脈沖激光的脈沖間距和能量啁啾，以調節高能電子束中的太赫茲波段的微群聚結構的頻率，進而調節相干太赫茲輻射的波長。