CN113948945B - 一种基于紧凑型加速器的相干太赫兹辐射产生装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于紧凑型加速器的相干太赫兹辐射产生装置，其超快激光器设置为产生超快激光脉冲；超快激光器、第一分束片和第一反射镜沿着光路走向依次排布于第一轴线上，第一分束片和紧凑型注入器沿光路走向依次排布，且第一反射镜、脉冲展宽与分束系统、激光调制系统沿光路走向依次排布；紧凑型注入器产生高能电子束，紧凑型注入器、激光调制系统、太赫兹辐射系统沿着高能电子束的传输方向依次排布，且位于同一水平面上。本发明还提供相应的相干太赫兹辐射产生方法。本发明的相干太赫兹辐射产生装置利用脉冲展宽与分束系统以及激光调制系统来实现高能电子束的有效调制，能够产生高脉冲强度、全太赫兹波段可连续调谐的相干太赫兹辐射。

Description

一种基于紧凑型加速器的相干太赫兹辐射产生装置及方法

技术领域

本发明属于太赫兹光学仪器领域，具体涉及一种基于紧凑型加速器的相干太赫兹辐射产生装置及方法。

背景技术

太赫兹频段位于微波和红外光之间，在物理、化学、生物、信息等基础科研领域和材料、通讯、安全检测等技术领域都具有十分广泛的应用前景。由于太赫兹辐射介于常规光学和微波之间，受材料限制，基于常规的微波技术手段和光学手段都较难产生太赫兹辐射。近些年来随着超快激光技术的不断进步使得太赫兹辐射获得了快速的发展，然而目前基于超快激光的相关太赫兹产生方法的辐射功率还较低，波长调节范围也较小。

目前频率可调谐、相干太赫兹光源已经成为太赫兹领域一个重要发展方向。采用加速器驱动的同步辐射光源可以产生太赫兹辐射。

其中，基于储存环的加速器可以产生非相干太赫兹辐射，然而基于储存环产生的太赫兹辐射脉冲强度低。

另外一种方法是采用直线加速器将电子束加速至相对论能量，之后将此电子束送入到波荡器或是光学谐振腔中产生同步辐射，然而目前基于直线加速器的太赫兹光源规模一般较大，且难以实现全相干太赫兹辐射的产生和其中心波长的连续调节。具体来说，这种基于直线加速器产生太赫兹辐射的方法的缺点在于：1)没有高增益过程，辐射强度低；2)现有的产生太赫兹辐射的方法中，太赫兹辐射的频率可调谐，且一般通过调节电子束的能量和波荡器的磁间隙来调节频率，但是可调节的频率范围较窄，一般在0.3-几太赫兹的范围；3)相干性差，具体来说，现有技术一般采用一般的波荡器辐射和弯铁辐射，其相干性差；4)现有技术中太赫兹光源一般规模较大。

发明内容

本发明目的在于提供一种基于紧凑型加速器的相干太赫兹辐射产生装置及方法，以产生高功率、高相干性和频率范围连续可调的太赫兹辐射。

为了实现上述目的，本发明提供一种基于紧凑型加速器的相干太赫兹辐射产生装置，包括一紧凑型注入器、一激光调制系统、一太赫兹辐射系统、一超快激光器、一脉冲展宽与分束系统、第一分束片和第一反射镜；所述超快激光器设置为产生超快激光脉冲；所述超快激光器、第一分束片和第一反射镜沿着光路走向依次排布于第一轴线上，所述第一分束片和紧凑型注入器沿光路走向依次排布，且所述第一反射镜、脉冲展宽与分束系统以及激光调制系统沿光路走向依次排布；所述紧凑型注入器设置为产生高能电子束，所述紧凑型注入器、激光调制系统、太赫兹辐射系统沿着高能电子束的传输方向依次排布，且位于同一水平面上。

所述紧凑型注入器为光阴极注入器，包括光阴极电子枪和位于光阴极电子枪下游的C波段或X波段的加速结构；且在所述紧凑型注入器出口处的高能电子束的动能在6兆电子伏特至70兆电子伏特之间。

所述超快激光器设置为产生30至200飞秒的超快激光脉冲，所述第一分束片设置为将所述超快激光脉冲分为第一路超快激光和第二路超快激光，所述紧凑型注入器设置为在收到注入的第一路超快激光时产生高能电子束，所述脉冲展宽与分束系统设置为根据第二路超快激光产生调制的太赫兹波段的双脉冲激光。

所述脉冲展宽与分束系统包括沿第二路超快激光所在轴线依次排布的第二分束片、可调延时器和第二反射镜，以及沿着另一轴线依次排布的第三反射镜、合束片和脉冲展宽器，且所述第二分束片和第三反射镜沿光路的走向依次排布，所述第二反射镜和合束片沿光路的走向依次排布。

所述激光调制系统设置为在所述高能电子束的脉冲分布中产生与所述双脉冲激光的频率特性一致的微群聚信号，从而得到带有太赫兹波段的微群聚结构的高能电子束。

所述激光调制系统包括位于同一水平位置的调制段波荡器和磁压缩器；所述调制段波荡器设置为接收所述高能电子束与双脉冲激光，并使得高能电子束与双脉冲激光相互作用以在高能电子束的能量空间产生能量调制；所述磁压缩器接收经过能量调制的高能电子束，并将所述高能电子束的能量空间的能量调制转换为密度调制。

所述太赫兹辐射系统设置为利用带有微群聚结构的高能电子束产生相干太赫兹辐射，且所述太赫兹辐射系统包括一个可调间隙的辐射段波荡器和一个用于产生渡越辐射的金属靶片中的一种。

另一方面，本发明提供一种基于紧凑型加速器的相干太赫兹辐射产生方法，包括：

S1：提供上文所述的基于紧凑型加速器的相干太赫兹辐射产生装置，利用所述相干太赫兹辐射产生装置的超快激光器产生30至200飞秒的超快激光脉冲，利用第一分束片将所述超快激光脉冲分为第一路超快激光和第二路超快激光，利用紧凑型注入器在收到注入的第一路超快激光时产生高能电子束；第二路超快激光通过脉冲展宽与分束系统产生调制的太赫兹波段的双脉冲激光；

S2：将双脉冲激光注入到激光调制系统中，通过其与所述高能电子束相互作用以在所述高能电子束的脉冲分布中产生与所述双脉冲激光的频率特性一致的微群聚信号，从而得到带有太赫兹波段的微群聚结构的高能电子束；

S3：将所述高能电子束送入所述太赫兹辐射系统，以产生相干太赫兹辐射。

通过在所述步骤S1中利用所述脉冲展宽与分束系统调节双脉冲激光的脉冲间距和能量啁啾，以调节高能电子束中的太赫兹波段的微群聚结构的频率，进而调节相干太赫兹辐射的波长。

本发明的基于紧凑型加速器的相干太赫兹辐射产生装置通过采用紧凑型注入器来产生高能电子束，并利用脉冲展宽与分束系统以及激光调制系统来实现高能电子束的有效的调制方案，实现了装置的紧凑化以及相干太赫兹辐射的产生和输出性能控制，从而能够产生高脉冲强度、全太赫兹波段可连续调谐的相干太赫兹辐射。具体来说，本发明的相干太赫兹辐射产生装置利用常规激光和脉冲展宽与分束系统拍频来产生太赫兹波段的双脉冲激光，其相干性好，用这种激光作为种子与高能电子束相互作用，实现了频率可大范围连续调节的强相干太赫兹辐射的产生。

此外，本发明的基于紧凑型加速器的相干太赫兹辐射产生装置可采用可调间隙的辐射段波荡器，从而能够通过高增益自由电子激光的产生太赫兹辐射，辐射脉冲强度高。

此外，本发明的基于紧凑型加速器的相干太赫兹辐射产生装置的紧凑型注入器包括光阴极电子枪和位于光阴极电子枪下游的C波段或X波段的加速结构，即基于超短脉冲的直线加速器，因此产生太赫兹辐射脉冲长度短，属于超快太赫兹辐射。

此外，本发明的基于紧凑型加速器的相干太赫兹辐射产生装置采用紧凑型注入器，且带有微群聚结构的高能电子束使得太赫兹辐射系统所需的体积更小，因此结构紧凑，装置规模小，占地面积小。

此外，本发明的基于紧凑型加速器的相干太赫兹辐射产生装置脉冲展宽与分束系统通过调节双脉冲激光的脉冲间距和能量啁啾就能够调节相干太赫兹辐射的波长，采用的这种带有能量啁啾的常规激光通过分光、延时和展宽产生太赫兹信号的方法，因此辐射频率调节范围大，可以实现全太赫兹波段的调节，且调节简单，只需要调节光的延时和能量啁啾就可以实现。再者，由于本发明采用了外种子型高增益自由电子激光的运行模式，具体来说，采用常规激光产生太赫兹信号作为外种子调制电子束进行辐射，保证了辐射的相干性，同时由于使电子束产生调制，进而使电子束产生超强的初始辐射，并能够在很短的距离内迅速放大至饱和，因此本发明具有辐射亮度高的优点。

附图说明

图1是本发明的基于紧凑型加速器的相干太赫兹辐射产生装置的结构示意图；

图2是本发明的基于紧凑型加速器的相干太赫兹辐射产生装置的脉冲展宽与分束系统的结构示意图。

图3是本发明的基于紧凑型加速器的相干太赫兹辐射产生装置的激光调制系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明作进一步说明，但不应以此限制本发明的保护范围。

如图1所示是根据本发明的一个实施例的基于紧凑型加速器的产生太赫兹辐射装置的连接关系图。图2是图1所示的脉冲展宽与分束系统示意图。所述的太赫兹辐射装置是基于紧凑型加速器。

如图1所示，本发明的基于紧凑型加速器的相干太赫兹辐射产生装置包括一紧凑型注入器1、一激光调制系统2、一太赫兹辐射系统3、一超快激光器4、一脉冲展宽与分束系统5、第一分束片和第一反射镜。所述超快激光器4设置为产生30至200飞秒的超快激光脉冲，所述超快激光器4、第一分束片和第一反射镜沿着光路走向(即沿着超快激光脉冲的传输方向)依次排布于第一轴线上。所述第一分束片和紧凑型注入器1沿着其中一路激光的光路走向依次排布，且所述第一反射镜、脉冲展宽与分束系统5以及激光调制系统2沿着另一路激光的光路走向依次排布。所述紧凑型注入器1设置为产生高能电子束，所述紧凑型注入器1、激光调制系统2、太赫兹辐射系统3沿着高能电子束的传输方向依次排布，且位于同一水平面上。

所述超快激光器4设置为产生30至200飞秒的超快激光脉冲，所述第一分束片设置为将所述超快激光脉冲分为第一路超快激光41和第二路超快激光42。所述紧凑型注入器1设置为在收到注入的第一路超快激光41时产生高能电子束，所述脉冲展宽与分束系统5设置为根据第二路超快激光42产生调制的太赫兹波段的双脉冲激光。

具体来说，所述紧凑型注入器1为光阴极注入器，包括光阴极电子枪和位于光阴极电子枪下游的C波段或X波段的加速结构。所述光阴极电子枪的光阴极设置为接收所述第一路超快激光41并相应产生电子束，由此，第一路超快激光41打在光阴极电子枪的光阴极上会由于光电效应产生电子束。所述C波段或X波段的加速结构设置为对所述电子束进行加速，使得在紧凑型注入器1出口处的电子束的动能为高能并在一定能量范围内可调节。在紧凑型注入器1出口处的高能电子束的动能可在6兆电子伏特至70兆电子伏特之间进行调节。所述紧凑型注入器1的紧凑性体现在：一般的注入器是采用S波段加速结构，而本发明采用了C波段或X波段高梯度加速结构，所需的加速结构的加速长度更短，因此注入器的长度会更短，更紧凑。

图2示出了脉冲展宽与分束系统5的光路图。所述脉冲展宽与分束系统5包括沿第二路超快激光42所在轴线依次排布的第二分束片51、可调延时器52和第二反射镜53，以及沿着另一轴线依次排布的第三反射镜54、合束片55和脉冲展宽器56，且所述第二分束片51和第三反射镜54沿光路的走向依次排布，所述第二反射镜53和合束片55沿光路的走向依次排布。由此，第二路超快激光42首先被第二分束片51分为第一路子激光421和第二路子激光422，其中第一路子激光421经过可调延时器52后与第二路子激光422汇合，再经过合束片55和脉冲展宽器56后形成脉冲间距和脉冲长度均可连续调节的双脉冲激光。其中，双脉冲激光的脉冲间距是通过可调延时器52可调节的，脉冲长度(即能量啁啾)是通过脉冲展宽器56可调节的。此种光路下的脉冲展宽与分束系统5的特点为结构相对比较简单，缺点是两路激光的啁啾不能独立调节。

激光调制系统2设置为在所述高能电子束的脉冲分布中产生与所述双脉冲激光的频率特性一致的微群聚(即密度调制)信号，从而得到带有太赫兹波段的微群聚结构的高能电子束。这种微群聚信号用于在激光调制系统2下游的太赫兹辐射系统3中产生调制激光频率的基波或谐波辐射。

如图3所示，所述激光调制系统2包括位于同一水平位置的调制段波荡器21和磁压缩器22。其中，所述调制段波荡器21设置为接收所述高能电子束与调制的太赫兹波段的双脉冲激光，并使得这两者相互作用以在高能电子束的能量空间产生能量调制。所述磁压缩器接收经过能量调制的高能电子束，并将所述高能电子束的能量空间的能量调制转换为密度调制。

在本实施例中，调制段波荡器21为一台间隙连续可调的调制段波荡器，磁压缩器22由四个弯转磁铁构成。其中，波荡器是一种磁极周期性变化的磁铁结构，在本发明中，高能电子束与调制的太赫兹波段的双脉冲激光需要传输到波荡器磁中心的真空管道中做正弦周期运动，从而进行能量交换。调制段波荡器一般指磁极的周期数相对较少的波荡器，其目的是为了在电子束中产生能量调制，因此不同于辐射段波荡器。激光和电子束在波荡器(如调制段波荡器、辐射段波荡器)中位置关系应该尽可能的重合，其中包括横向位置的完全重合，和纵向(时间)位置上的重合。由此，由脉冲展宽与分束系统5所产生的调制的太赫兹波段的双脉冲激光被注入到调制段波荡器21中与高能电子束相互作用并发生能量交换，由于双脉冲激光中存在啁啾，双脉冲激光的两个激光脉冲各自产生的对高能电子束的能量调制会形成拍频，因而能量调制包络也将呈现拍频结构。经过能量调制的电子束经过磁压缩器22后会将高能电子束的能量调制转换为密度调制，进而在电子束中形成太赫兹波段的微群聚结构。

综上，本发明通过调节脉冲展宽器56的色散参数可以改变两个激光脉冲的能量啁啾，以及通过调节可调延时器52可以改变双脉冲激光的两个激光脉冲的间距，进而可以通过双脉冲激光对高能电子束中形成的太赫兹波段的微群聚结构进行精确的操控。通过独立调节两个激光的能量啁啾，并通过密度调制可以在电子束中形成非均匀分布的太赫兹波段的微群聚结构。由于调制过程中采用的高能电子束是相对论电子束，所以空间电荷效应对太赫兹结构的影响较小，这保证了产生和维持较高频率的微群聚结构的可行性。

再请参见图1，所述太赫兹辐射系统3设置为利用上述带有微群聚结构的高能电子束产生相干太赫兹辐射。所述太赫兹辐射系统3包括一个可调间隙的辐射段波荡器和一个用于产生渡越辐射的金属靶片中的一种，由此，高能电子束直接在波荡器中产生相干太赫兹辐射或是高能电子束直接打在金属靶片上来产生相干太赫兹辐射。可调间隙是指辐射段波荡器磁间隙可调。

其中，辐射段波荡器一般周期数相对较多，其目的是为了使高能电子束产生辐射并最终辐射功率饱和，带有密度调制的高能电子束可以相对较快达到饱和，因此本发明的辐射段波荡器长度不是很长。

当所述太赫兹辐射系统3包括可调间隙的辐射段波荡器时，其产生自由电子激光的原理是：电子束在波荡器中做周期运动，每次周期运动电子所产生的光与下一次周期运动产生光的光程差所对应的波长会发生相干增强(即满足共振关系)，同时将这种效果反作用电子束，高能电子束中会逐渐形成周期与辐射波长一致的微群聚结构。当高能电子束本身带有一定波长(频率)的密度调制(即带有微群聚信号)时，高能电子束在一个周期内有大量的电子，产生辐射时会直接产生超强的相干太赫兹信号，并且满足共振关系时会在后续周期运行中继续放大，并最终达到饱和。

其中，辐射段波荡器的共振波长可通过辐射段波荡器的可调间隙的大小来调节，当辐射段波荡器的共振波长与高能电子束中的太赫兹波段的微群聚结构的周期或其有效谐波周期一致(即满足共振关系)时，电子束中的微群聚信号会被放大从而产生高功率的相干太赫兹辐射。同时，可以通过调节双脉冲激光的脉冲间距(即延时)和能量啁啾，随后相应调节太赫兹辐射系统3的辐射段波荡器的可调间隙，来实现在一定范围内对相干太赫兹辐射的辐射波长进行连续调节。

具体来说，辐射段波荡器的可调间隙的大小与该辐射段波荡器的磁场强度有关，可用于调节共振波长。辐射段波荡器的共振波长为：

其中，λ_n为辐射段波荡器的共振波长，γ为相对论因子，n为谐波数，λ_u是辐射段波荡器的周期，K为是辐射段波荡器的无维度参数(与辐射段波荡器的可调间隙有关，可调间隙越小，K越大。

高能电子束中的太赫兹波段的微群聚结构的频率是由脉冲展宽与分束系统5所产生的双脉冲激光的脉冲间距和能量啁啾来决定的。最终产生的高能电子束中的太赫兹波段的微群聚结构的频率为：

其中，μ为高能电子束的能量啁啾的系数，τ为光脉冲延时大小。

综上所述，本发明通过脉冲展宽与分束系统5调节双脉冲激光的脉冲间距和能量啁啾可以调节高能电子束中的太赫兹波段的微群聚结构的频率，进而调节相干太赫兹辐射的波长，此时需要同时调节辐射段波荡器的可调间隙以满足共振关系进而产生相干太赫兹辐射。而通过紧凑型注入器1调节高能电子束的电荷量和束长可以调节最终产生的相干太赫兹辐射的脉冲能量和脉冲长度。

当所述太赫兹辐射系统3包括一个用于产生渡越辐射的金属靶片时，由于高能电子束打在金属靶片上就可以直接产生渡越辐射，因此相干太赫兹辐射通过带有太赫兹波段的微群聚结构的高能电子束打在金属靶片上产生相干渡越辐射来生成，相干太赫兹辐射的辐射波长由高能电子束中的带有太赫兹波段的微群聚结构的周期决定，而与金属靶片的具体材料无关。在本实施例中，金属靶片比如材料为金，厚度为0.5毫米。

与辐射段波荡器产生的相干辐射相比，相干渡越辐射的辐射强度相对较弱，但采用相干渡越辐射可增加装置的紧凑性，同时无需改变电子束能量且无需调节靶片就可以实现辐射波长的大范围连续调节。

由此，本发明的通过拍频激光脉冲与电子束相互作用，实现了频率可大范围连续调节的强相干太赫兹辐射的产生。与其他方案相比，本发明所述的装置具有装置规模小、辐射亮度高、辐射频率调节范围大且调节简单等优点。

基于上述的基于紧凑型加速器的相干太赫兹辐射产生装置，所实现的基于紧凑型加速器的相干太赫兹辐射产生方法，包括以下步骤：

步骤S1：提供上文所述的基于紧凑型加速器的相干太赫兹辐射产生装置，利用所述相干太赫兹辐射产生装置的超快激光器4产生30至200飞秒的超快激光脉冲，利用第一分束片将所述超快激光脉冲分为第一路超快激光41和第二路超快激光42，利用紧凑型注入器1在收到注入的第一路超快激光41时产生高能电子束；

其中，紧凑型注入器1首先通过光电效应并利用第一路超快激光41在其光阴极电子枪中产生高能电子束，随后此高能电子束立即被加速结构加速至相对论能量，通过改变加速场电压和相位，电子束的能量可以在6MeV至70MeV之间连续调节。

所述步骤S1还包括：利用脉冲展宽与分束系统5根据第二路超快激光42产生调制的太赫兹波段的双脉冲激光。双脉冲激光的脉冲间距(即延时)和脉冲长度(即能量啁啾)都可以连续调节，如上文所述，脉冲间距与太赫兹频率有关，脉冲长度会影响脉冲间距的可调节范围，同时影响最终的太赫兹辐射的最终带宽。

步骤S2：将由脉冲展宽与分束系统5所产生的双脉冲激光注入到激光调制系统2中，通过其与所述高能电子束相互作用以在所述高能电子束的脉冲分布中产生与所述双脉冲激光的频率特性一致的微群聚信号，从而得到带有太赫兹波段的微群聚结构的高能电子束。

通过调节脉冲展宽与分束系统5调节双脉冲激光的脉冲间距和能量啁啾，以对高能电子束的微群聚结构的频率进行精确的操控，进而调节相干太赫兹辐射的波长。

步骤S3：将由激光调制系统2所产生的带有太赫兹微结构的高能电子束被送入所述太赫兹辐射系统3，以产生相干太赫兹辐射。其中，太赫兹辐射系统3包括波荡器和金属靶片中的一种，电子束中的微结构信号被波荡器放大或通过金属靶片产生相干渡越辐射，从而产生相干太赫兹辐射。

以上所述的，仅为本发明的较佳实施例，并非用以限定本发明的范围，本发明的上述实施例还可以做出各种变化。凡是依据本发明申请的权利要求书及说明书内容所作的简单、等效变化与修饰，皆落入本发明专利的权利要求保护范围。本发明未详尽描述的均为常规技术内容。

Claims (9)

1.一种基于紧凑型加速器的相干太赫兹辐射产生装置，其特征在于，包括一紧凑型注入器(1)、一激光调制系统(2)、一太赫兹辐射系统(3)、一超快激光器(4)、一脉冲展宽与分束系统(5)、第一分束片和第一反射镜；所述超快激光器(4)设置为产生超快激光脉冲；所述超快激光器(4)、第一分束片和第一反射镜沿着光路走向依次排布于第一轴线上，所述第一分束片和紧凑型注入器(1)沿光路走向依次排布，且所述第一反射镜、脉冲展宽与分束系统(5)以及激光调制系统(2)沿光路走向依次排布；所述紧凑型注入器(1)设置为产生高能电子束，所述紧凑型注入器(1)、激光调制系统(2)、太赫兹辐射系统(3)沿着高能电子束的传输方向依次排布，且位于同一水平面上。

2.根据权利要求1所述的基于紧凑型加速器的相干太赫兹辐射产生装置，其特征在于，所述紧凑型注入器(1)为光阴极注入器，包括光阴极电子枪和位于光阴极电子枪下游的C波段或X波段的加速结构；且在所述紧凑型注入器(1)出口处的高能电子束的动能在6兆电子伏特至70兆电子伏特之间。

3.根据权利要求1所述的基于紧凑型加速器的相干太赫兹辐射产生装置，其特征在于，所述超快激光器(4)设置为产生30至200飞秒的超快激光脉冲，所述第一分束片设置为将所述超快激光脉冲分为第一路超快激光(41)和第二路超快激光(42)，所述紧凑型注入器(1)设置为在收到注入的第一路超快激光(41)时产生高能电子束，所述脉冲展宽与分束系统(5)设置为根据第二路超快激光(42)产生调制的太赫兹波段的双脉冲激光。

4.根据权利要求1所述的基于紧凑型加速器的相干太赫兹辐射产生装置，其特征在于，所述脉冲展宽与分束系统(5)包括沿第二路超快激光(42)所在轴线依次排布的第二分束片(51)、可调延时器(52)和第二反射镜(53)，以及沿着另一轴线依次排布的第三反射镜(54)、合束片(55)和脉冲展宽器(56)，且所述第二分束片(51)和第三反射镜(54)沿光路的走向依次排布，所述第二反射镜(53)和合束片(55)沿光路的走向依次排布。

5.根据权利要求3所述的基于紧凑型加速器的相干太赫兹辐射产生装置，其特征在于，所述激光调制系统(2)设置为在所述高能电子束的脉冲分布中产生与所述双脉冲激光的频率特性一致的微群聚信号，从而得到带有太赫兹波段的微群聚结构的高能电子束。

6.根据权利要求5所述的基于紧凑型加速器的相干太赫兹辐射产生装置，其特征在于，所述激光调制系统(2)包括位于同一水平位置的调制段波荡器(21)和磁压缩器(22)；所述调制段波荡器(21)设置为接收所述高能电子束与双脉冲激光，并使得高能电子束与双脉冲激光相互作用以在高能电子束的能量空间产生能量调制；所述磁压缩器接收经过能量调制的高能电子束，并将所述高能电子束的能量空间的能量调制转换为密度调制。

7.根据权利要求5所述的基于紧凑型加速器的相干太赫兹辐射产生装置，其特征在于，所述太赫兹辐射系统(3)设置为利用带有微群聚结构的高能电子束产生相干太赫兹辐射，且所述太赫兹辐射系统(3)包括一个可调间隙的辐射段波荡器和一个用于产生渡越辐射的金属靶片中的一种。

8.一种基于紧凑型加速器的相干太赫兹辐射产生方法，其特征在于，包括：

步骤S1：提供根据权利要求1-7之一所述的基于紧凑型加速器的相干太赫兹辐射产生装置，利用所述相干太赫兹辐射产生装置的超快激光器(4)产生30至200飞秒的超快激光脉冲，利用第一分束片将所述超快激光脉冲分为第一路超快激光(41)和第二路超快激光(42)，利用紧凑型注入器(1)在收到注入的第一路超快激光(41)时产生高能电子束；第二路超快激光(42)通过脉冲展宽与分束系统(5)产生调制的太赫兹波段的双脉冲激光；

步骤S2：将双脉冲激光注入到激光调制系统(2)中，通过其与所述高能电子束相互作用以在所述高能电子束的脉冲分布中产生与所述双脉冲激光的频率特性一致的微群聚信号，从而得到带有太赫兹波段的微群聚结构的高能电子束；

步骤S3：将所述高能电子束送入所述太赫兹辐射系统(3)，以产生相干太赫兹辐射。

9.根据权利要求8所述的基于紧凑型加速器的相干太赫兹辐射产生方法，其特征在于，通过在所述步骤S1中利用所述脉冲展宽与分束系统(5)调节双脉冲激光的脉冲间距和能量啁啾，以调节高能电子束中的太赫兹波段的微群聚结构的频率，进而调节相干太赫兹辐射的波长。

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