Dielectric Laser Acceleration fabricated by 3D imprinting method

3D压印法制造介质激光加速

• 批准号: 22K18133
• 负责人: 澁谷 達則
• 金额: $ 3万
• 依托单位: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K18133/
• 关键词: 誘電体加速; レーザー; レーザー加工; レーザー加速; 中赤外線; 光電場アンジュレータ; コヒーレントX線

本研究の目的はレーザー化学エッチング加工技術を独自に展開することで、マイクロスケール加速構造を成形し、将来のテーブルトップ量子ビーム源の基盤となる高電界な完全光駆動電子加速を実現することである。研究初年度は、自主開発した中赤外OPAレーザー光源の光波長の最適化とレーザー加工による加速構造材料の加工を実施した。中赤外OPAレーザー光源の光波長の最適化では、当初問題となっていたビームプロファイルと出力を高出力化することに取り組んだ。ビームプロファイルの問題は光パラメトリック用非線形結晶の前段において白色光を発生するサファイア結晶の損傷という問題がありこれを最適化した。最適化としては、サファイア結晶の長さを徐々に変えながら光波長を計測するというもので、その結果7mm以上、入射のビームプロファイルを4mm以下にすることで、サファイア結晶での損傷を抑制しつつも発生する白色光を可能な限り長波長(約1400nm)まで生成でき、加速励振光の性能改善につながる結果を得られた。次に、レーザー加工による加速構造材料の加工では、まず赤外線領域の光透過性に優れた単結晶フッ化カルシウムを選んで加工を行った。損傷閾値からその100倍程度までの出力を用いて光照射を行ったところ、自己位相変調によるクラックの進展が損傷閾値の10倍以上の領域で明確に見られた。また、光照射によってボイドが形成されるとその周辺部は加工が促進しないという現象が見られた。これらの特性については今後調査し、対策を検討してゆく。

这项研究的目的是独立开发激光化学蚀刻技术来塑造微观的加速结构并实现高场，完全光学驱动的电子加速度，这将成为将来桌面量子光束源的基础。在研究的第一年中，我们使用激光处理优化了独立的中红外OPA激光源的光波长，并加速了加速的结构材料。在优化中红外OPA激光光源的光学波长时，我们致力于增加梁的轮廓和输出，这最初是一个问题。梁曲线问题是蓝宝石晶体损坏的问题，该问题在非线性晶体的阶段产生白光以进行光学参数使用，并进行了优化。优化涉及测量光波长，同时逐渐改变蓝宝石晶体的长度，并且通过使入射光束轮廓超过7mm且小于4mm，可以生成产生的白光到最长的波长（约1400nm）（约1400nm），同时抑制Sapphire Crystal的损害，从而改善了加速启发性的表现。接下来，首先选择并加工时，当使用激光加工加速结构材料时，在红外区域具有出色的光透射率。当使用损坏阈值到大约100倍的输出辐照光时，在损坏阈值的10倍以上的区域中清楚地看到了由于自相度调制而产生的裂纹的进展。此外，当通过光照射形成空隙时，周围部分的处理不会促进。将来将研究这些特征，并将考虑措施。