بررسی ساختار بهینه دو توری برای شتابدهی الکترون های غیرنسبیتی با استفاده از پالس فمتوثانیه

در این مقاله از روش  تفاضل محدود در فضای زمانی (fdtd) برای بررسی برهمکنش پالس لیزری با طول موج مرکزی 800 نانومتر، شعاع کمر 3 میکرومتر، پهنای زمانی 100 فمتو ثانیه و انرژی 50 نانوژول با ساختار دو توری پراش به منظور معرفی ساختار هندسی بهینه برای شتابدهی الکترون غیر نسبیتی با انرژی 79 کیلوالکترون ولت استفاده شده است. در ساختار دو توری پراش، فیوز سیلیکا با ضریب شکست 45/1 به عنوان ماده دی الکتریک شفاف که آستانه تخریب لیزری بالایی دارد؛ به کار برده شده که این مواد قابلیت تحمل میدان الکتریکی تا 10 گیگاولت بر متر را دارند. در ساختار معرفی شده، الکترون با بازدهی شتابدهی032/0 در کانال بین دو توری شتاب داده می شود و با توجه به اینکه قله میدان الکتریکی پالس فرودی لیزر مورد استفاده در شبیه سازی برابر 5 گیگاولت بر متر است، این بازدهی شتابدهی معادل گرادیان شتابدهی 160 مگاالکترون ولت بر متر است.

investigation of optimum structure of dual gratings for acceleration of nonrelativistic electrons by femtosecond pulse

in this paper, finite difference time domain (fdtd) method is used to investigate the interaction of laser pulse with central wavelength of 800 nm, radius of 3 μm, time width of 100 femtoseconds and energy of 50 nj with two parallel diffraction grating structures in order to introduce the optimal geometry for acceleration of non-relativistic electron with energy of 79  kev. in such structure, fused silica with refractive index of 1.45 as a transparent dielectric material with a high laser damage threshold has been used which these materials can withstand electric field up to 10 gv/m. then, the electron is accelerated with an efficiency of 0.032 in the channel formed by two gratings, considering that the electric field s  peak of the incident laser pulse used in the simulation is equal to 5gv/m , the resulting accelerating efficiency is equivalent to a gradient of 160mev/m .