CN111726930A - 加速装置及基于半导体激光器的介质激光加速结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种加速装置，包括：第一电极和第二电极，第一电极和第二电极正对设置；第一波导层和第二波导层，第一波导层位于第一电极的下方，第二波导层位于第二电极的上方；有源区，有源区位于第一波导层和第二波导层之间；闪耀光栅；反射层，反射层和闪耀光栅都位于第一电极和第二电极之间且分别垂直设置于第一电极和第二电极的两侧；电子束通道，电子束通道的至少一侧形成有光栅，作为加速区；真空区，真空区是由有源区的端面、闪耀光栅和半导体材料所围成的区域。该加速装置通过有源区、闪耀光栅和反射层的巧妙设置可以直接方便的对粒子进行加速，无需要增加其他外部复杂光路的搭建，结构小巧，简单有效。

Description

加速装置及基于半导体激光器的介质激光加速结构

技术领域

本发明涉及粒子加速领域技术领域，尤其涉及一种加速装置及基于半导体激光器的介质激光加速结构。

背景技术

随着近代科学技术的发展，人类对物质构成的认识越来越深入，但探索不同层次的物质世界需要借用不同的探测工具，而粒子加速器是人类探索微观世界的重要工具之一。目前，高能加速器尺寸非常庞大，且造价昂贵，以其他产生硬X射线的加速器装置为例，通常总预算均超过10亿美元，装置大小以公里为计量单位。随着科技的发展，诸多领域对加速器提出了高梯度，便携性的要求。因此，无论是在科研、教学或者民用加速器领域，加速器小型化、低成本化都是目前发展的重要方向。

目前世界公认最有前景的两种加速器小型化技术方向是：介质激光加速器以及等离子体加速器。2013年Nature报道了斯坦福大学激光介质加速器最新的研究成果，通过两束激光照射在光栅介质表面，在光栅内部形成高梯度的加速电场，其加速梯度达到250MeV/m，远远高于当前常规加速器30MeV/m的加速梯度。文中也指出了介质激光加速器在非相对论电子的加速区所面临的电子加速相位与电场相位不同的滑相问题。

由此可见，基于强激光与带电粒子相互作用的激光介质加速器比基于传统加速器的方案具有很多独特优势，是加速器技术发展的重要技术方向之一。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的第一个目的在于提出一种加速装置，以简单方便的实现粒子的加速。

本发明的第二个目的在于提出一种基于半导体激光器的介质激光加速结构。

为达上述目的，本发明第一方面实施例提出了一种加速装置，包括：第一电极和第二电极，所述第一电极和所述第二电极正对设置；第一波导层和第二波导层，所述第一波导层位于所述第一电极的下方，所述第二波导层位于所述第二电极的上方；有源区，所述有源区位于所述第一波导层和所述第二波导层之间，且呈楔形结构，用于在所述第一电极和所述第二电极通电时产生激光；闪耀光栅，所述闪耀光栅位于所述第一电极和所述第二电极之间，且位于一侧并垂直于所述第一电极和所述第二电极设置；反射层，所述反射层位于所述第一电极和所述第二电极之间，且位于另一侧并垂直于所述第一电极和所述第二电极设置；电子束通道，所述电子束通道形成在所述第一波导层和所述第一电极之间的半导体材料中，所述电子束通道的至少一侧形成有光栅，作为加速区；真空区，所述真空区是由所述有源区的端面、所述闪耀光栅和所述半导体材料所围成的区域。

根据本发明实施例的加速装置，首先有源区在外部激励电流作用下实现粒子数反转，达成基本的激光增益条件，激光经过基本增益之后射出有源区，经过真空区到达闪耀光栅，经过闪耀光栅激光改变方向水平向右发射，通过电子束通道，与经过电子束通道的粒子相互作用，对粒子起到加速的作用，之后激光被反射层进行反射，根据光路可逆性，激光将原路返回到有源区，经过有源区的增益和反射层的作用之后，重复上述步骤，对电子束通道中的粒子进行加速。该装置通过有源区、闪耀光栅和反射层的巧妙设置可以直接方便的对粒子进行加速，无需要增加其他外部复杂光路的搭建，结构小巧，简单有效。

另外，根据本发明上述实施例的加速装置还可以具有如下附加技术特征：

根据本发明的一个实施例，所述家属装置还包括：衬底，所述衬底形成在所述第二电极的正上方，且位于所述闪耀光栅、所述第二波导层和所述反射层的下方。

根据本发明的一个实施例，所述电子束通道的两侧均形成有光栅，所述加速区靠近所述真空区的一侧还形成有倾斜的布儒斯特窗，所述布儒斯特窗用于将偏振方向与电子束运动方向一致的激光筛选出来的。

根据本发明的一个实施例，所述光栅通过在所述半导体材料上进行光刻和湿法腐蚀形成，且所述光栅的光栅常数与激光波长大致相等。

根据本发明的一个实施例，所述布儒斯特窗通过在所述半导体材料上进行刻蚀形成，定义布儒斯特角为θ，则所述布儒斯特窗相对水平方向的倾斜角度为θ或π-θ，且布儒斯特角θ与真空折射率n₂和半导体材料折射率n₁的关系为

根据本发明的一个实施例，定义所述电子束通道的宽度为C，所述加速装置的真空部分等效长度为L₁，所述有源区的等效长度为L₂,所述加速装置的加速部分等效长度为L₃，n₃为真空折射率，n₄为有源区介质折射率，n₅为加速区介质折射率，激光波长为λ，则2·(n₃C+n₃L₁+n₄L₂+n₅L₃)＝mλ，其中，m为正整数。

根据本发明的一个实施例，定义所述闪耀光栅的峰间距d，光栅闪耀角为θ_b，激光波长为λ，则所述闪耀光栅满足λ＝d·sinθ_b

根据本发明的一个实施例，所述反射层通过在所述半导体材料、所述第一波导层、所述有源区和所述第二波导层形成的平面上镀膜形成。

根据本发明的一个实施例，单层布儒斯特窗的厚度50-100um,所述布儒斯特窗的高度为50-100um，所述有源区的介质材料为InGaAsP材料，所述加速区、所述布儒斯特窗的介质材料为SiO₂材料。

为达上述目的，本发明第二方面实施例提出了一种基于半导体激光器的介质激光加速结构，该加速器是以级联方式联接起来的多个根据上述实施例所述的加速装置；用于对供给各加速装置的激励电流进行控制的控制器；其中，所述控制器通过调节激励电流的触发时间实现所述加速区内电磁场的相位的控制调节。

本发明实施例的基于半导体激光器的介质激光加速结构，通过控制器对激励电流的触发时间进行控制以实现对加速区内电磁场的相位进行控制调节，从而可以有效的避开了滑相区的减速效果，更加有效的利用加速区对粒子进行加速。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明一个实施例的加速装置的结构图；

图2是本发明一个实施例的设置有单边布儒斯特窗的加速装置的结构图；

图3是本布儒斯特窗中内部偏振光光路示意图；

图4是本发明一个实施例的加速装置的一部分的剖视图；

图5是图4中D部的放大图；

图6是本发明一个实施例的设置有双边布儒斯特窗的加速装置的结构图；

图7是本发明一个实施例的加速装置中不同波长的激光经闪耀光栅后色散的情况示意图；

图8是本发明一个实施例的基于半导体激光器的介质激光加速结构的结构图。

附图标记：加速装置100，基于半导体激光器的介质激光加速结构200，第一电极10，第二电极11，第一波导层12，第二波导层13，闪耀光栅14，反射层15，真空区16，电子束通道17，有源区18，衬底19，布儒斯特窗171

具体实施方式

为实现对粒子的加速，相关技术采用的方法是：采用金属作为加速结构材料，具有体积庞大、造价昂贵的缺点。为实现高梯度小型化加速器，科学家提出了介质激光加速结构，但介质激光加速结构需要配置复杂的激光系统，同时面临激光时序控制的问题，仍然具有进一步改进的空间。

为此，本发明提出一种加速装置100，是属于介质激光加速器领域的，该加速器对粒子加速不仅可以利用高功率短脉冲激光直接照射光栅或者光子晶体等，还可以从材料上进行改进，从而制造出体积较小，成本较低的加速装置100，该加速装置100还具备介质激光加速结构高加速梯度的优点，同时由于将能源激光设置成一种内源激光加速机制，省略了复杂的外部光路设计，还引入了啁啾放大技术，将能源激光加速结构的加速梯度进一步提高，从而使得加速装置100能够克服体积庞大、造价昂贵的缺点。

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参考附图描述本发明实施例的加速装置100。

图1是本发明一个实施例的加速装置100的结构图。如图1所示，该加速装置100包括第一电极10和第二电极11，第一电极10和第二电极11正对设置；第一波导层12和第二波导层13，第一波导层12位于第一电极10的下方，第二波导层13位于第二电极11的上方；有源区18，有源区18位于第一波导层12和第二波导层13之间，且呈楔形结构，用于在第一电极10和第二电极 11通电时产生激光；闪耀光栅14，闪耀光栅14位于第一电极10和第二电极 11之间，且位于一侧并垂直于第一电极10和第二电极11设置；反射层15，反射层15位于第一电极10和第二电极11之间，且位于另一侧并垂直于第一电极10和第二电极11设置；电子束通道17，电子束通道17形成在第一波导层12和第一电极10之间的半导体材料中，电子束通道17的至少一侧形成有光栅，作为加速区；真空区16，真空区16为由有源区18的端面、闪耀光栅 14和半导体材料所围成的区域。

参见图1，在该实施例中，第一电极10和第二电极11通电之后，有源区 18在外部激励电流的作用下实现粒子反转，达到基本的激光增益条件，有源区18产生的激光被波导层约束在有源区18中，在有源区18内为全反射情况，有源区18呈楔形结构，目的在于筛选出合适方向的出射激光，有源区18出射激光具有不同方向，射出方向向下的激光是无法用于加速电子的，甚至还会对电子的加速造成负面的影响，从有源区18射出的激光经过闪耀光栅14进行时域压缩之后，会提高激光的峰值功率，并且闪耀光栅14还可以改变激光的方向，使激光往真空区16和电子束通道17方向发射，在电子束通道17建立高梯度的加速电场，从而使激光能够与电子束通道17中的电子进行能量转移，即对电子束通道17里的电子进行加速，对电子加速之后激光的能量降低，由于反射层15和光路可逆性的作用，激光返回有源区18进行增益，增益之后重复上述操作，对电子束通道17中的电子进行加速，从而达到对粒子加速的效果。该装置利用激光光路的可逆性对激光进行时域上的压缩和展宽，对电子束通道上的电子进行加速，无需增加其他设备，结构设计简便巧妙。

进一步地，参见图1，为了提高有源区18中的激光利用率，经过计算测试，

其中，α为是激光射入有源区18的最大入射角，若激光入射角大于α，那么激光在有源区18不能被第一波导层12 和第二波导层13全反射，不能形成有效增益。当有源区18的数值孔径满足上述公式的情况下，可以保证从有源区18射出的激光具有特定的传播方向，在经过闪耀光栅之后能够射入电子束通道17，防止其他方向的激光从有源区18 射出，从而无法对电子加速，也就是说，有源区数值孔径的限定设置，可以保证加速装置能够正常工作。

在本发明的一个实施例中，如图1所示，加速装置100还包括：衬底19，衬底19形成在第二电极11的正上方，且位于闪耀光栅14、第二波导层13和反射层15的下方。

具体地，将衬底19设置在加速装置100的偏下方，可以对整个加速装置 100起到支撑的作用，保证加速装置100能够正常工作，提高加速装置100的使用寿命。

进一步地，如图2所示，电子束通道17的两侧均形成有光栅，加速区靠近真空区16的一侧还形成有倾斜的布儒斯特窗171，布儒斯特窗171的设置，使经过布儒斯特窗171的激光具有特定的偏振状态，实现激光对电子的加速。

具体地，为了实现激光对电子的加速，在电子束通道17两侧设置了光栅，并且在加速区靠近过真空区16的一侧设置了布儒斯特窗171，布儒斯特窗171 可以对激光的偏振方向进行过滤。如图3所示，黑点代表s偏振方向的激光，竖线代表p偏振方向的激光，一开始具有s、p两个偏振方向的激光从右向左发射，经过第一个构成布儒斯特窗的结构之后，大部分s方向的激光被反射，反射光偏离中轴光路不能被增益，逐渐衰减，有少部分s方向和全部p方向的激光被折射，到达下一个构成布儒斯特窗的结构，重复上述的步骤，经过整个布儒斯特窗171之后，尽管激光中仍然包含小部分s方向的激光，但是其数量与p方向具有很大数量级差异，并不会对电子的加速造成影响。光栅的设置可以进一步提高加速梯度。也就是说，光栅和布儒斯特窗的设置，可以实现加速装置对电子的加速，使加速装置能够完成对电子的加速功能，电子在通过加速装置的电子束通道之后，能够获取能量进行加速从而达到加速效果。

进一步地，光栅通过在半导体材料上进行光刻和湿法腐蚀形成，且光栅的光栅常数与激光波长大致相等。

具体地，为了满足电子加速过程中对相位的要求，防止在电子加速过程中出现滑相问题，光栅的光栅常数设置与激光波长大致相等，参见图5，其中A 和B分别为光栅常数的两个部分，也就是说，A+B的和等于激光波长λ。在对不同的电子进行加速的时候，可以通过参数扫描的方式，对A和B进行修改，从而达到更好的加速效果。

更进一步地，布儒斯特窗171通过在半导体材料上进行刻蚀形成，定义布儒斯特角为θ，则布儒斯特窗171相对水平方向的倾斜角度为θ或π-θ，且布儒斯特角θ与真空折射率n₂和半导体材料折射率n₁的关系为

具体地，如图4所示，由于加速区的激光偏振方向需要与电子的运动方向一致，才能让电子得到激光的加速，通过在半导体材料上进行刻蚀，在加速区两端分别形成倾斜的布儒斯特窗171，布儒斯特窗171可以设置在加速区两端，也可以只设置在加速区的一端的，用户可以根据自己的使用环境进行设置。根据所用的半导体器件材料折射率，可以计算其与空气的布儒斯特角θ，即满足下式

其中n₁为半导体材料折射率，n₂为真空折射率。激光在所构成的谐振腔中往返，每次由空气进入介质时，满足布儒斯特角条件。通过布儒斯特窗的设置，可以筛选出与电子运动方向一致的激光，从而让激光能够获得持续的加速，保证加速装置能够正常的工作。

在本发明的一个实施例中，定义电子束通道17的宽度为C，加速装置100 的真空部分等效长度为L₁，有源区18的等效长度为L₂,加速装置100的加速部分等效长度为L₃，n₃为真空区的折射率，n₄为有源区18介质折射率，n₅为加速区介质折射率，激光波长为λ，则2·(n₃C+n₃L₁+n₄L₂+n₅L₃)＝mλ，其中，m为正整数。

具体地，如图3、图6所示，为了使得激光满足谐振要求，谐振腔内光程应为波长的整数倍，激光的光程包括加速区、真空区域、有源区18和布儒斯特窗171，也就是说，在本实施例中，需要满足公式 2·(n₃C+n₃L₁+n₄L₂+n₅L₃)＝mλ，其中，m为正整数。该光程称为中心光轴，偏离中心光轴的激光不仅不能在加速区中建立满足电子加速需求的电场，甚至还会对电子的加速造成负面影响，这部分激光需要进行衰减。而偏离中心光轴过多的激光，由于不能在谐振腔中构成往返回路，逐渐衰减，从而符合本设计的目标。布儒斯特窗171是由两个介质隔着真空空间设置而成，在本实施例中，为了提高加速区场强的优化变量，将该加速装置100的真空部分的长度等效为 L₁，将加速部分的长度等效为L₃。利用公式2·(n₃C+n₃L₁+n₄L₂+n₅L₃)＝mλ，可以有效的限定个区域的长度，从而使激光能够与电子达到谐振，保证激光在加速装置的谐振腔中形成振荡，在不发生滑相的情况下最大程度的对电子进行加速，大大提高加速装置的工作效率。

在本发明的一个实施例中，定义闪耀光栅14的峰间距d，光栅闪耀角为θ_b，激光波长为λ，则闪耀光栅14满足λ＝d·sinθ_b

具体地，闪耀光栅14附近的光线分布情况如图7所示，激光对电子进行加速之后，在返回有源区18的过程中，激光通过闪耀光栅14后长波激光的衍射角较大，光程较长，因此在到达有源区18端面时长波的激光脉冲落后于短波的激光脉冲，从而实现了脉冲时域上的展宽，有效降低了有源区18激光的峰值功率，不会对有源区18中的介质造成破坏。为了保证激光的振荡波长不会发生改变，对闪耀光栅14的规格进行限定，定义闪耀光栅14的峰间距为d，峰宽为a，光栅闪耀角为θ_b，峰间距和峰宽之间的长度接近，取d≈a，根据三角函数可得，闪耀光栅14满足λ＝d·sinθ_b，λ为激光波长。对闪耀光栅进行规格设定，可以通过确定有源区斜端面与入射激光的入射角，进而确定有源区与闪耀光栅的位置关系。闪耀光栅的参数规格由所需的衍射角进行确定，而衍射角由有源区所需的激光脉冲展宽的时间决定，也就是说，在确定有源区所需的激光脉冲展宽的时间之后，便可以确定闪耀光栅的参数规格，再根据闪耀光栅的参数规格设置闪耀光栅的位置。保证射入和射出有源区的激光能够对电子进行加速，保证加速装置能够稳定高效的工作。

在本发明的一个实施例中，反射层15通过在半导体材料、第一波导层12、有源区18和第二波导层13形成的平面上镀膜形成。

具体地，激光在有源区18中处于全反射状态，所以需要对半导体材料、第一波导层12、第二波导层13和有源区18形成的表面进行镀膜，形成反射层15，从而保证激光能够正常的进行工作，在第一波导层12、第二波导层13 和反射层15上进行反射的时候激光的能量不会被减弱，在激光对电子加速之后，激光通过反射层15反射回到有源区18，反射层15的设置有助于激光的反射，提高激光的反射效率。当然，可以采取另外的方法对反射层进行加强发射操作，例如在反射层上设置反射光栅，也可以达到效果。在此不对采用何种加强激光反射的方法做限定。

在本发明的一个实施例中，单层布儒斯特窗171的厚度50-100um,布儒斯特窗171的高度为50-100um，有源区18的介质材料为InGaAsP材料，加速区、布儒斯特窗171的介质材料为SiO₂材料。

具体地，对布儒斯特窗171厚度和介质材料的限定，可以让布儒斯特窗 171适应该加速装置100的尺寸设置，使整个加速装置100更加简便，结构更加轻巧，用户可以根据实际的应用情况，对布儒斯特窗171的厚度和材料进行选择，以满足加速装置100的工作，有源区18的介质由用于在电极通电时产生激光的半导体材料，例如但不限于InGaAsP(铟镓砷磷)半导体材料构成，综上所述，本发明实施例的加速装置通过对有源区、闪耀光栅和反射层等组成结构的巧妙设置可以直接方便的对粒子进行加速，无需要增加其他外部复杂光路的搭建，结构小巧，简单有效，是一种新的激光介质加速结构，具有非常高的科研价值，十分值得推广。

进一步地，如图8所示，本发明提出了一种基于半导体激光器的介质激光加速结构200，以下简称半导体激光加速器200，其包括：以级联方式联接起来的多个根据上述实施例的加速装置100；用于对供给各加速装置100的激励电流进行控制的控制器；其中，控制器通过调节激励电流的触发时间实现加速区内电磁场的相位的控制调节。

本发明实施例的半导体激光加速器200中，参见图8，每个加速装置100 通过级联方式连接起来形成一条延伸的电子束通道17，电子束通过该电子束通道17可以进行较长时间的加速，从而达到加速的效果，用户可以根据实际情况确定加速装置100的数量，以此满足加速要求不同的电子束，在本实施例中，设置加速装置100的数量为3个。该半导体激光加速器200还设置了控制各加速装置100激励电流的控制器，通过该控制器可以对各加速装置100的触发时间进行控制，从而控制加速区内加速电场的相位。本发明实施例通过串联设置多个加速装置，能够对电子进行多次加速，达到用户所要求的速度，用户还可以通过控制各个加速装置的激励电流，从而控制激光对电子的加速过程，保证每段加速节都有较高的加速梯度，同时可以通过激励电流的时序控制，保证电子束持续进行加速，更加有效的利用加速场对电子进行加速。

需要说明的是，本发明实施例的半导体激光加速器200的其他具体实施方式，可参见上述对本发明实施例的加速装置100具体实施方式的描述，在此不再赘述。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种加速装置，其特征在于，包括：

第一电极和第二电极，所述第一电极和所述第二电极正对设置；

第一波导层和第二波导层，所述第一波导层位于所述第一电极的下方，所述第二波导层位于所述第二电极的上方；

有源区，所述有源区位于所述第一波导层和所述第二波导层之间，且呈楔形结构，用于在所述第一电极和所述第二电极通电时产生激光；

闪耀光栅，所述闪耀光栅位于所述第一电极和所述第二电极之间，且位于一侧并垂直于所述第一电极和所述第二电极设置；

反射层，所述反射层位于所述第一电极和所述第二电极之间，且位于另一侧并垂直于所述第一电极和所述第二电极设置；

电子束通道，所述电子束通道形成在所述第一波导层和所述第一电极之间的半导体材料中，所述电子束通道的至少一侧形成有光栅，作为加速区；

真空区，所述真空区是由所述有源区的端面、所述闪耀光栅和所述半导体材料所围成的区域。

2.根据权利要求1所述的加速装置，其特征在于，还包括：

衬底，所述衬底形成在所述第二电极的正上方，且位于所述闪耀光栅、所述第二波导层和所述反射层的下方。

3.根据权利要求1所述的加速装置，其特征在于，所述电子束通道的两侧均形成有光栅，所述加速区靠近所述真空区的一侧还形成有倾斜的布儒斯特窗，所述布儒斯特窗用于将偏振方向与电子束运动方向一致的激光筛选出来的。

4.根据权利要求3所述的加速装置，其特征在于，所述光栅通过在所述半导体材料上进行光刻和湿法腐蚀形成，且所述光栅的光栅常数与激光波长大致相等。

5.根据权利要求3所述的加速装置，其特征在于，所述布儒斯特窗通过在所述半导体材料上进行刻蚀形成，定义布儒斯特角为θ，则所述布儒斯特窗相对水平方向的倾斜角度为θ或π-θ，且布儒斯特角θ与真空折射率n₂和半导体材料折射率n₁的关系为

6.根据权利要求3所述的加速装置，其特征在于，定义所述电子束通道的宽度为C，所述加速装置的真空部分等效长度为L₁，所述有源区的等效长度为L₂,所述加速装置的加速部分等效长度为L₃，n₃为真空折射率，n₄为有源区介质折射率，n₅为加速区介质折射率，激光波长为λ，则2·(n₃C+n₃L₁+n₄L₂+n₅L₃)＝mλ，其中，m为正整数。

7.根据权利要求3所述的加速装置，其特征在于，定义所述闪耀光栅的峰间距d，光栅闪耀角为θ_b，激光波长为λ，则所述闪耀光栅满足λ＝d·sinθ_b。

8.根据权利要求1所述的加速装置，其特征在于，所述反射层通过在所述半导体材料、所述第一波导层、所述有源区和所述第二波导层形成的平面上镀膜形成。

9.根据权利要求3所述的加速装置，其特征在于，单层布儒斯特窗的厚度50-100um,所述布儒斯特窗的高度为50-100um，所述有源区的介质材料为InGaAsP材料，所述加速区、所述布儒斯特窗的介质材料为SiO₂材料。

10.一种基于半导体激光器的介质激光加速结构，其特征在于，包括：

以级联方式联接起来的多个根据权利要求1-9中任一项所述的加速装置；

用于对供给各加速装置的激励电流进行控制的控制器；

其中，所述控制器通过调节激励电流的触发时间实现所述加速区内电磁场的相位的控制调节。

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