在芯片上集成的激光驱动粒子加速器
Neil V Sapra1, Ki Youl Yang2, Dries Vercruysse2
1E. L. Ginzton Laboratory, Stanford University, Stanford, CA, USA. nvsapra@stanford.edu.
Science (New York, N.Y.)
|January 4, 2020
概括
研究人员展示了一种新的波导集成介电激光加速器 (DLA). 这种紧的技术实现了显著的电子加速,为小型粒子加速器铺平了道路.
科学领域:
- 物理
- 光子学
- 材料科学
背景情况:
- 传统的射频加速器大而昂贵,限制了它们的广泛应用.
- 介电激光加速器 (DLA) 通过使用激光驱动纳米结构提供了小型化和成本效益的替代方案.
- 现有的DLA实现使用自由空间激光,阻碍了可扩展性和集成性.
研究的目的:
- 通过实验展示一个波导集成的介电激光加速器 (DLA).
- 使用光子反向设计方法设计DLA以提高性能.
- 评估这种集成系统可以实现的加速梯度和能量增益.
主要方法:
- 使用光子反向设计方法设计了一个波导集成的DLA.
- 通过测量电子能量光谱来实验测试DLA.
- 使用粒子追踪模拟来分析和推断加速性能.
主要成果:
- 在30微米的距离内获得0.915千电子伏的最大能量增益.
- 推断每米 30.5 兆电子伏的加速梯度.
- 证明了DLA技术的芯片加速的可行性.
结论:
- 波导集成的DLA代表了加速器小型化的重大进步.
- 这项技术可以实现紧且可扩展的粒子加速解决方案.
- 这为完全集成的超电子伏特级介电激光加速器铺平了道路.
