بررسي ساختار بهينه دو توري براي شتابدهي الكترون هاي غيرنسبيتي با استفاده از پالس فمتوثانيه

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

در اين مقاله از روش  تفاضل محدود در فضاي زماني (FDTD) براي بررسي برهمكنش پالس ليزري با طول موج مركزي 800 نانومتر، شعاع كمر 3 ميكرومتر، پهناي زماني 100 فمتو ثانيه و انرژي 50 نانوژول با ساختار دو توري پراش به منظور معرفي ساختار هندسي بهينه براي شتابدهي الكترون غير نسبيتي با انرژي 79 كيلوالكترون ولت استفاده شده است. در ساختار دو توري پراش، فيوز سيليكا با ضريب شكست 45/1 به عنوان ماده دي الكتريك شفاف كه آستانه تخريب ليزري بالايي دارد؛ به كار برده شده كه اين مواد قابليت تحمل ميدان الكتريكي تا 10 گيگاولت بر متر را دارند. در ساختار معرفي شده، الكترون با بازدهي شتابدهي032/0 در كانال بين دو توري شتاب داده مي شود و با توجه به اينكه قله ميدان الكتريكي پالس فرودي ليزر مورد استفاده در شبيه سازي برابر 5 گيگاولت بر متر است، اين بازدهي شتابدهي معادل گراديان شتابدهي 160 مگاالكترون ولت بر متر است.

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 .