物理学 > 加速器物理
[提交于 2024年12月26日
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标题: 基于光纤的电子加速的基本极限$-$以及如何克服它们
标题: Fundamental Limits on Fiber-Based Electron Acceleration $-$ and How to Overcome Them
摘要: 为了利用沿空心波导的电磁脉冲加速超相对论带电粒子,如电子,脉冲需要具有纵向电场分量和相速度为$c$,即真空中的光速。 我们推导出一个近似的闭式表达式,用于确定在具有介质层的金属包覆空心光纤中 TM$_{01}$模式的相速度为$c$时的波长。 该表达式随后用于推导介质材料色散所需的条件,以便同时具有$c$相速度和群速度。 结果表明,色散需要非常强烈的异常,以至于在异常色散区域的损耗会使这种粒子加速器变得无用。 然后我们提出利用介质中的两种光谱峰形式的增益来绕过原本的基本限制,并允许 TM$_{01}$脉冲具有$c$相速度和群速度,从而实现基于光纤的电子加速器的任意长度缩放。 理论上,通过进一步的增益辅助色散工程,群速度色散也可以变为零,从而允许无色散电磁脉冲与相对论粒子共传播。
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