一种阿秒电子脉冲输出装置和输出方法制造方法及图纸

本申请提供了一种阿秒电子脉冲输出装置和输出方法，包括：相互作用模块，相互作用模块包括：光阴极和电场发生装置，电场发生装置产生加速电场；激光器，输出水平偏振红外激光脉冲；分光模块，基于水平偏振红外激光脉冲形成第一激光脉冲和第二激光脉冲；第一光学模块，基于第一激光脉冲形成紫外激光，紫外激光激发光阴极形成电子束；第二光学模块，基于第二激光脉冲形成径向偏振激光脉冲，径向偏振激光脉冲聚焦在相互作用模块内，形成轴向光电场；其中，电子束基于加速电场加速与轴向光电场调制形成阿秒电子脉冲后经过相互作用模块输出。本发明专利技术技术方案降低了阿秒电子脉冲产生难度，提高了可操作性。高了可操作性。高了可操作性。

【技术实现步骤摘要】
一种阿秒电子脉冲输出装置和输出方法


[0001]本专利技术涉及粒子加速器领域，更具体的说，涉及一种阿秒电子脉冲输出装置和输出方法。

技术介绍

[0002]随着科技的进步，阿秒科学是人们正在开拓的全新领域，而阿秒脉冲又是阿秒科学中至关重要的一部分。阿秒脉冲是指持续时间为阿秒量级(10
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秒)的超短激光脉冲，能够应用于测量和控制内壳层束缚电子运动等过程，将人们研究物质结构的视野从分子拓展到原子内部。阿秒脉冲激光技术的发展，引发了X射线、自由电子激光、可控高温超导、超高分辨成像、电子信息处理等领域科学与技术层面研究的诸多重大突破。
[0003]在产生阿秒脉冲的方法中，光场调制被广泛的研究，光场调制方法的关键是如何使电子束在周期性电磁场中实现能量调制。针对是群聚相对论(高能量)电子束，现有的激光调制方法对光脉冲功率提出了极高的要求，商业激光器性能难以满足要求。而针对非相对论(低能量)电子束，现有的激光调制方法也较为复杂，实践难度极高。因此，如何针对不同的电子束，实现易于实践的阿秒脉冲的方法成为阿秒科学领域亟待解决的问题之一。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本申请提供了一种产生阿秒电子脉冲的装置和方法，实现阿秒电子束之间的间隔连续可调谐，同时降低了产生阿秒电子脉冲的难度，提高了可操作性。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0006]一种阿秒电子脉冲输出装置，所述输出装置包括：
[0007]相互作用模块，所述相互作用模块包括：光阴极和电场发生装置，所述电场发生装置用于产生加速电场；
[0008]激光器，用于输出水平偏振红外激光脉冲；
[0009]分光模块，用于基于所述水平偏振红外激光脉冲形成第一激光脉冲和第二激光脉冲；
[0010]第一光学模块，用于基于所述第一激光脉冲形成紫外激光，所述紫外激光用于激发所述光阴极形成电子束；
[0011]第二光学模块，用于基于所述第二激光脉冲形成径向偏振激光脉冲，所述径向偏振激光脉冲用于聚焦在所述相互作用模块内，形成轴向光电场；
[0012]其中，所述电子束基于所述加速电场加速与所述轴向光电场调制形成阿秒电子脉冲后经过所述相互作用模块输出。
[0013]优选的，所述第一光学模块包括：三倍频单元，用于基于所述第一激光脉冲形成紫外激光。
[0014]优选的，所述第一光学模块还包括：整形单元，用于将缩小所述紫外激光的横向尺寸。
[0015]优选的，所述第二光学模块包括：
[0016]涡旋波片，用于基于所述第二激光脉冲形成径向偏振激光脉冲；
[0017]聚焦单元，用于将所述径向偏振激光脉冲进行聚焦。
[0018]优选的，所述第二光学模块还包括：光调节单元，用于调节所述第二激光脉冲，保证所述第二激光脉冲和所述第一激光脉冲同步。
[0019]优选的，所述径向偏振激光脉冲聚焦形成焦点区域，所述焦点区域与所述光阴极的距离不超过250μm。
[0020]基于上述任何一种阿秒电子脉冲输出装置，本专利技术技术方案还提供了一种阿秒电子脉冲输出方法，所述输出方法包括：
[0021]通过激光器出射水平偏振红外激光脉冲；
[0022]通过分光模块将所述水平偏振红外激光脉冲分为第一激光脉冲和第二激光脉冲；
[0023]形成紫外激光以及径向偏振激光脉冲，包括：通过第一光学模块将所述第一激光脉冲形成紫外激光，所述紫外激光用于激发相互作用模块中的光阴极形成电子束；通过第二光学模块将所述第二激光脉冲形成径向偏振激光脉冲，所述偏振激光脉冲用于聚焦在所述相互作用模块内，形成轴向光电场；
[0024]所述电子束基于相互作用模块中加速电场加速与所述轴向光电场调制形成阿秒电子脉冲后，经过所述相互作用模块输出。
[0025]优选的，所述第一光学模块包括：三倍频单元和整形单元；
[0026]通过第一光学模块将所述第一激光脉冲形成紫外激光的方法包括：
[0027]通过所述三倍频单元将所述第一激光脉冲形成所述紫外激光；
[0028]通过所述整形单元缩小所述紫外激光的横向尺寸。
[0029]优选的，所述第二光学模块包括：涡旋波片和聚焦单元；
[0030]通过第二光学模块将所述第二激光脉冲形成径向偏振激光脉冲，所述偏振激光脉冲聚焦在所述相互作用模块内的方法包括：
[0031]通过所述涡旋波片将所述第二激光脉冲形成径向偏振激光脉冲；
[0032]通过所述聚焦单元将所述径向偏振激光脉冲聚焦在所述相互作用模块内。
[0033]优选的，所述第二光学模块还包括：光调节单元；
[0034]所述第二激光脉冲通过所述光调节单元调节，保证所述第二激光脉冲和所述第一激光脉冲同步。
[0035]通过上述描述可知，本专利技术技术方案提供的阿秒电子脉冲输出装置和输出方法，通过设置分光模块、第一光学模块、第二光学模块以及相互作用模块，将激光器出射的水平偏振红外激光脉冲形成电子束和径向偏振激光脉冲，同时将径向偏振激光脉冲聚焦于相互作用模块内，并形成轴向光电场，所述电子束基于轴向光电场和相互作用模块内的加速电场调制形成阿秒电子脉冲，并通过加速电场加速后输出。上述阿秒电子脉冲光输出装置和输出方法，实现阿秒电子束之间的间隔连续可调谐，同时降低了产生阿秒电子脉冲的难度，提高了可操作性。
附图说明
[0036]为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现
有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0037]本说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本申请可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本申请所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本申请所揭示的
技术实现思路
得能涵盖的范围内。
[0038]图1为本专利技术实施例提供的一种阿秒电子脉冲输出装置和输出方法的示意图；
[0039]图2为本专利技术实施例提供的一种水平偏振激光脉冲和径向偏振激光脉冲的示意图；
[0040]图3为本专利技术实施例提供的一种不同微波场振幅和相位条件下的群聚阿秒电子束的纵向相空间和流强分布示意图；
[0041]图4为本专利技术实施例提供的一种特定微波场振幅和相位条件下的单个阿秒电子脉冲的纵向相空间和流强分布示意图；
[0042]图5为本专利技术实施例提供的一种直流高压电子枪的场强示意图；
[0043]图6为本专利技术实施例提供的一种不同直流高压条件下的群聚阿秒电子束的纵向相空间和流强分布示意图；
[0044]图7为本专利技术实施例提供的一种特定直流高压条件下的单个阿秒电子脉冲输出的纵向相本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种阿秒电子脉冲输出装置，其特征在于，包括：相互作用模块，所述相互作用模块包括：光阴极和电场发生装置，所述电场发生装置用于产生加速电场；激光器，用于输出水平偏振红外激光脉冲；分光模块，用于基于所述水平偏振红外激光脉冲形成第一激光脉冲和第二激光脉冲；第一光学模块，用于基于所述第一激光脉冲形成紫外激光，所述紫外激光用于激发所述光阴极形成电子束；第二光学模块，用于基于所述第二激光脉冲形成径向偏振激光脉冲，所述径向偏振激光脉冲用于聚焦在所述相互作用模块内，形成轴向光电场；其中，所述电子束基于所述加速电场加速与所述轴向光电场调制形成阿秒电子脉冲后经过所述相互作用模块输出。2.根据权利要求1所述的输出装置，其特征在于，所述第一光学模块包括：三倍频单元，用于基于所述第一激光脉冲形成紫外激光。3.根据权利要求2所述的输出装置，其特征在于，所述第一光学模块还包括：整形单元，用于将缩小所述紫外激光的横向尺寸。4.根据权利要求1所述的输出装置，其特征在于，所述第二光学模块包括：涡旋波片，用于基于所述第二激光脉冲形成径向偏振激光脉冲；聚焦单元，用于将所述径向偏振激光脉冲进行聚焦。5.根据权利要求4所述的输出装置，其特征在于，所述第二光学模块还包括：光调节单元，用于调节所述第二激光脉冲，保证所述第二激光脉冲和所述第一激光脉冲同步。6.根据权利要求1所述的输出装置，其特征在于，所述径向偏振激光脉冲聚焦形成焦点区域，所述焦点区域与所述光阴极的距离不超过250μm。7.一种基于如权利要求1
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【专利技术属性】
技术研发人员：何志刚，李成，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：