Abstract

Acceleration of electrons using laser-driven dielectric microstructures is a promising technology for the miniaturization of particle accelerators. Achieving the desired GV m1 accelerating gradients is possible only with laser pulse durations shorter than 1  ps. In this Letter, we present, to the best of our knowledge, the first demonstration of acceleration of relativistic electrons at a dielectric microstructure driven by femtosecond duration laser pulses. Using this technique, an electron accelerating gradient of 690±100  MVm1 was measured—a record for dielectric laser accelerators.

© 2016 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. T. Inagaki, C. Kondo, H. Maesaka, T. Ohshima, Y. Otake, T. Sakurai, K. Shirasawa, and T. Shintake, Phys. Rev. ST Accel. Beams 17, 080702 (2014).
  2. T. Plettner and R. L. Byer, Phys. Rev. ST Accel. Beams 11, 030704 (2008).
  3. G. Mourou, B. Brocklesby, T. Tajima, and J. Limpert, Nat. Photonics 7, 258 (2013).
    [Crossref]
  4. E. A. Peralta, K. Soong, R. J. England, E. R. Colby, Z. Wu, B. Montazeri, C. McGuinness, J. McNeur, K. J. Leedle, D. Walz, E. B. Sozer, B. Cowan, B. Schwartz, G. Travish, and R. L. Byer, Nature 503, 91 (2013).
  5. J. Rosenzweig, A. Murokh, and C. Pellegrini, Phys. Rev. Lett. 74, 2467 (1995).
    [Crossref]
  6. T. Plettner, P. P. Lu, and R. L. Byer, Phys. Rev. ST Accel. Beams 9, 111301 (2006).
  7. B. Naranjo, A. Valloni, S. Putterman, and J. B. Rosenzweig, Phys. Rev. Lett. 109, 164803 (2012).
    [Crossref]
  8. Z. Wu, R. J. England, R. J. Noble, E. A. Peralta, K. Soong, and M. Qi, in Proceedings of the North American Particle Accelerator Conference, Geneva, Switzerland, 2013, pp. 141–143.
  9. A. Aimidula, C. P. Welsch, G. Xia, K. Koyama, M. Uesaka, M. Yoshida, O. Mete, and Y. Matsumura, Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. Sect. A 740, 108 (2014).
    [Crossref]
  10. C.-M. Chang and O. Solgaard, Appl. Phys. Lett. 104, 184102 (2014).
    [Crossref]
  11. A.-C. Tien, S. Backus, H. Kapteyn, M. Murnane, and G. Mourou, Phys. Rev. Lett. 82, 3883 (1999).
    [Crossref]
  12. J. Breuer and P. Hommelhoff, Phys. Rev. Lett. 111, 134803 (2013).
    [Crossref]
  13. K. J. Leedle, R. F. Pease, R. L. Byer, and J. S. Harris, Optica 2, 158 (2015).
  14. K. J. Leedle, A. Ceballos, H. Deng, O. Solgaard, R. F. Pease, R. L. Byer, and J. S. Harris, Opt. Lett. 40, 4344 (2015).
    [Crossref]
  15. J. Lawson, IEEE Trans. Nucl. Sci. 26, 4217 (1979).
    [Crossref]
  16. R. J. England, R. J. Noble, K. Bane, D. H. Dowell, C.-K. Ng, J. E. Spencer, S. Tantawi, Z. Wu, R. L. Byer, E. Peralta, K. Soong, C. Chang, B. Montazeri, S. J. Wolf, B. Cowan, J. Dawson, W. Gai, P. Hommelhoff, Y. Huang, C. Jing, C. McGuinness, R. B. Palmer, B. Naranjo, J. Rosenzweig, G. Travish, A. Mizrahi, L. Schachter, C. Sears, G. R. Werner, and R. B. Yoder, Rev. Mod. Phys. 86, 1337 (2014).
    [Crossref]
  17. C. Warner and F. Rohrlich, Phys. Rev. 93, 406 (1954).
    [Crossref]
  18. E. A. Peralta, E. Colby, R. J. England, C. McGuinness, B. Montazeri, K. Soong, Z. Wu, and R. L. Byer, AIP Conf. Proc. 1507, 169 (2012).
  19. T. Plettner, R. L. Byer, and B. Montazeri, J. Mod. Opt. 58, 1518 (2011).
    [Crossref]
  20. K. Soong, “Particle accelerator on a wafer: demonstration of electron acceleration and diagnostics with microstructures,” Ph.D. thesis (Stanford University, 2014).
  21. R. Kitamura, L. Pilon, and M. Jonasz, Appl. Opt. 46, 8118 (2007).
    [Crossref]
  22. E. A. Peralta, “Accelerator on a chip: design, fabrication, and demonstration of grating-based dielectric microstructures for laser-driven acceleration of electrons,” Ph.D. thesis (Stanford University, 2015).
  23. S. Akturk, M. Kimmel, P. O’shea, and R. Trebino, Opt. Express 11, 491 (2003).
    [Crossref]
  24. D. J. Kane and R. Trebino, Opt. Lett. 18, 823 (1993).
    [Crossref]
  25. Z. Wang, E. Zeek, R. Trebino, and P. Kvam, J. Opt. Soc. Am. B 20, 2400 (2003).
    [Crossref]
  26. E. Colby, R. Noble, D. Palmer, R. Siemann, and J. Spencer, in Proceedings of the 21st Particle Accelerator Conference, Piscataway, NJ, 2005, pp. 2024–2026.
  27. C. M. S. Sears, E. Colby, R. J. England, R. Ischebeck, C. McGuinness, J. Nelson, R. Noble, R. H. Siemann, J. Spencer, D. Walz, T. Plettner, and R. L. Byer, Phys. Rev. ST Accel. Beams 11, 101301 (2008).
  28. C. Nieter and J. R. Cary, J. Comput. Phys. 196, 448 (2004).
    [Crossref]
  29. Tech-X Corporation, “VSim,” https://www.txcorp.com/vsim .
  30. S. M. Seltzer and M. J. Berger, At. Data Nucl. Data Tables 35, 345 (1986).
    [Crossref]
  31. L. D. Landau, J. Phys. 8, 201 (1944).
  32. D. T. Palmer and R. Akre, in Proceedings of the Particle Accelerator Conference, Piscataway, NJ, 2003, pp. 2107–2109.
  33. J. Breuer, R. Graf, A. Apolonski, and P. Hommelhoff, Phys. Rev. ST Accel. Beams 17, 021301 (2014).
  34. J. McNeur, M. Kozák, N. Schönenberger, K. J. Leedle, H. Deng, A. Ceballos, H. Hoogland, A. Ruehl, I. Hartl, O. Solgaard, J. S. Harris, R. L. Byer, and P. Hommelhoff, “Elements of a dielectric laser accelerator,” arXiv:1604.07684 [physics.acc-ph] (2016).

2015 (2)

2014 (5)

R. J. England, R. J. Noble, K. Bane, D. H. Dowell, C.-K. Ng, J. E. Spencer, S. Tantawi, Z. Wu, R. L. Byer, E. Peralta, K. Soong, C. Chang, B. Montazeri, S. J. Wolf, B. Cowan, J. Dawson, W. Gai, P. Hommelhoff, Y. Huang, C. Jing, C. McGuinness, R. B. Palmer, B. Naranjo, J. Rosenzweig, G. Travish, A. Mizrahi, L. Schachter, C. Sears, G. R. Werner, and R. B. Yoder, Rev. Mod. Phys. 86, 1337 (2014).
[Crossref]

T. Inagaki, C. Kondo, H. Maesaka, T. Ohshima, Y. Otake, T. Sakurai, K. Shirasawa, and T. Shintake, Phys. Rev. ST Accel. Beams 17, 080702 (2014).

A. Aimidula, C. P. Welsch, G. Xia, K. Koyama, M. Uesaka, M. Yoshida, O. Mete, and Y. Matsumura, Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. Sect. A 740, 108 (2014).
[Crossref]

C.-M. Chang and O. Solgaard, Appl. Phys. Lett. 104, 184102 (2014).
[Crossref]

J. Breuer, R. Graf, A. Apolonski, and P. Hommelhoff, Phys. Rev. ST Accel. Beams 17, 021301 (2014).

2013 (3)

J. Breuer and P. Hommelhoff, Phys. Rev. Lett. 111, 134803 (2013).
[Crossref]

G. Mourou, B. Brocklesby, T. Tajima, and J. Limpert, Nat. Photonics 7, 258 (2013).
[Crossref]

E. A. Peralta, K. Soong, R. J. England, E. R. Colby, Z. Wu, B. Montazeri, C. McGuinness, J. McNeur, K. J. Leedle, D. Walz, E. B. Sozer, B. Cowan, B. Schwartz, G. Travish, and R. L. Byer, Nature 503, 91 (2013).

2012 (2)

B. Naranjo, A. Valloni, S. Putterman, and J. B. Rosenzweig, Phys. Rev. Lett. 109, 164803 (2012).
[Crossref]

E. A. Peralta, E. Colby, R. J. England, C. McGuinness, B. Montazeri, K. Soong, Z. Wu, and R. L. Byer, AIP Conf. Proc. 1507, 169 (2012).

2011 (1)

T. Plettner, R. L. Byer, and B. Montazeri, J. Mod. Opt. 58, 1518 (2011).
[Crossref]

2008 (2)

T. Plettner and R. L. Byer, Phys. Rev. ST Accel. Beams 11, 030704 (2008).

C. M. S. Sears, E. Colby, R. J. England, R. Ischebeck, C. McGuinness, J. Nelson, R. Noble, R. H. Siemann, J. Spencer, D. Walz, T. Plettner, and R. L. Byer, Phys. Rev. ST Accel. Beams 11, 101301 (2008).

2007 (1)

2006 (1)

T. Plettner, P. P. Lu, and R. L. Byer, Phys. Rev. ST Accel. Beams 9, 111301 (2006).

2004 (1)

C. Nieter and J. R. Cary, J. Comput. Phys. 196, 448 (2004).
[Crossref]

2003 (2)

1999 (1)

A.-C. Tien, S. Backus, H. Kapteyn, M. Murnane, and G. Mourou, Phys. Rev. Lett. 82, 3883 (1999).
[Crossref]

1995 (1)

J. Rosenzweig, A. Murokh, and C. Pellegrini, Phys. Rev. Lett. 74, 2467 (1995).
[Crossref]

1993 (1)

1986 (1)

S. M. Seltzer and M. J. Berger, At. Data Nucl. Data Tables 35, 345 (1986).
[Crossref]

1979 (1)

J. Lawson, IEEE Trans. Nucl. Sci. 26, 4217 (1979).
[Crossref]

1954 (1)

C. Warner and F. Rohrlich, Phys. Rev. 93, 406 (1954).
[Crossref]

1944 (1)

L. D. Landau, J. Phys. 8, 201 (1944).

Aimidula, A.

A. Aimidula, C. P. Welsch, G. Xia, K. Koyama, M. Uesaka, M. Yoshida, O. Mete, and Y. Matsumura, Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. Sect. A 740, 108 (2014).
[Crossref]

Akre, R.

D. T. Palmer and R. Akre, in Proceedings of the Particle Accelerator Conference, Piscataway, NJ, 2003, pp. 2107–2109.

Akturk, S.

Apolonski, A.

J. Breuer, R. Graf, A. Apolonski, and P. Hommelhoff, Phys. Rev. ST Accel. Beams 17, 021301 (2014).

Backus, S.

A.-C. Tien, S. Backus, H. Kapteyn, M. Murnane, and G. Mourou, Phys. Rev. Lett. 82, 3883 (1999).
[Crossref]

Bane, K.

R. J. England, R. J. Noble, K. Bane, D. H. Dowell, C.-K. Ng, J. E. Spencer, S. Tantawi, Z. Wu, R. L. Byer, E. Peralta, K. Soong, C. Chang, B. Montazeri, S. J. Wolf, B. Cowan, J. Dawson, W. Gai, P. Hommelhoff, Y. Huang, C. Jing, C. McGuinness, R. B. Palmer, B. Naranjo, J. Rosenzweig, G. Travish, A. Mizrahi, L. Schachter, C. Sears, G. R. Werner, and R. B. Yoder, Rev. Mod. Phys. 86, 1337 (2014).
[Crossref]

Berger, M. J.

S. M. Seltzer and M. J. Berger, At. Data Nucl. Data Tables 35, 345 (1986).
[Crossref]

Breuer, J.

J. Breuer, R. Graf, A. Apolonski, and P. Hommelhoff, Phys. Rev. ST Accel. Beams 17, 021301 (2014).

J. Breuer and P. Hommelhoff, Phys. Rev. Lett. 111, 134803 (2013).
[Crossref]

Brocklesby, B.

G. Mourou, B. Brocklesby, T. Tajima, and J. Limpert, Nat. Photonics 7, 258 (2013).
[Crossref]

Byer, R. L.

K. J. Leedle, R. F. Pease, R. L. Byer, and J. S. Harris, Optica 2, 158 (2015).

K. J. Leedle, A. Ceballos, H. Deng, O. Solgaard, R. F. Pease, R. L. Byer, and J. S. Harris, Opt. Lett. 40, 4344 (2015).
[Crossref]

R. J. England, R. J. Noble, K. Bane, D. H. Dowell, C.-K. Ng, J. E. Spencer, S. Tantawi, Z. Wu, R. L. Byer, E. Peralta, K. Soong, C. Chang, B. Montazeri, S. J. Wolf, B. Cowan, J. Dawson, W. Gai, P. Hommelhoff, Y. Huang, C. Jing, C. McGuinness, R. B. Palmer, B. Naranjo, J. Rosenzweig, G. Travish, A. Mizrahi, L. Schachter, C. Sears, G. R. Werner, and R. B. Yoder, Rev. Mod. Phys. 86, 1337 (2014).
[Crossref]

E. A. Peralta, K. Soong, R. J. England, E. R. Colby, Z. Wu, B. Montazeri, C. McGuinness, J. McNeur, K. J. Leedle, D. Walz, E. B. Sozer, B. Cowan, B. Schwartz, G. Travish, and R. L. Byer, Nature 503, 91 (2013).

E. A. Peralta, E. Colby, R. J. England, C. McGuinness, B. Montazeri, K. Soong, Z. Wu, and R. L. Byer, AIP Conf. Proc. 1507, 169 (2012).

T. Plettner, R. L. Byer, and B. Montazeri, J. Mod. Opt. 58, 1518 (2011).
[Crossref]

C. M. S. Sears, E. Colby, R. J. England, R. Ischebeck, C. McGuinness, J. Nelson, R. Noble, R. H. Siemann, J. Spencer, D. Walz, T. Plettner, and R. L. Byer, Phys. Rev. ST Accel. Beams 11, 101301 (2008).

T. Plettner and R. L. Byer, Phys. Rev. ST Accel. Beams 11, 030704 (2008).

T. Plettner, P. P. Lu, and R. L. Byer, Phys. Rev. ST Accel. Beams 9, 111301 (2006).

J. McNeur, M. Kozák, N. Schönenberger, K. J. Leedle, H. Deng, A. Ceballos, H. Hoogland, A. Ruehl, I. Hartl, O. Solgaard, J. S. Harris, R. L. Byer, and P. Hommelhoff, “Elements of a dielectric laser accelerator,” arXiv:1604.07684 [physics.acc-ph] (2016).

Cary, J. R.

C. Nieter and J. R. Cary, J. Comput. Phys. 196, 448 (2004).
[Crossref]

Ceballos, A.

K. J. Leedle, A. Ceballos, H. Deng, O. Solgaard, R. F. Pease, R. L. Byer, and J. S. Harris, Opt. Lett. 40, 4344 (2015).
[Crossref]

J. McNeur, M. Kozák, N. Schönenberger, K. J. Leedle, H. Deng, A. Ceballos, H. Hoogland, A. Ruehl, I. Hartl, O. Solgaard, J. S. Harris, R. L. Byer, and P. Hommelhoff, “Elements of a dielectric laser accelerator,” arXiv:1604.07684 [physics.acc-ph] (2016).

Chang, C.

R. J. England, R. J. Noble, K. Bane, D. H. Dowell, C.-K. Ng, J. E. Spencer, S. Tantawi, Z. Wu, R. L. Byer, E. Peralta, K. Soong, C. Chang, B. Montazeri, S. J. Wolf, B. Cowan, J. Dawson, W. Gai, P. Hommelhoff, Y. Huang, C. Jing, C. McGuinness, R. B. Palmer, B. Naranjo, J. Rosenzweig, G. Travish, A. Mizrahi, L. Schachter, C. Sears, G. R. Werner, and R. B. Yoder, Rev. Mod. Phys. 86, 1337 (2014).
[Crossref]

Chang, C.-M.

C.-M. Chang and O. Solgaard, Appl. Phys. Lett. 104, 184102 (2014).
[Crossref]

Colby, E.

E. A. Peralta, E. Colby, R. J. England, C. McGuinness, B. Montazeri, K. Soong, Z. Wu, and R. L. Byer, AIP Conf. Proc. 1507, 169 (2012).

C. M. S. Sears, E. Colby, R. J. England, R. Ischebeck, C. McGuinness, J. Nelson, R. Noble, R. H. Siemann, J. Spencer, D. Walz, T. Plettner, and R. L. Byer, Phys. Rev. ST Accel. Beams 11, 101301 (2008).

E. Colby, R. Noble, D. Palmer, R. Siemann, and J. Spencer, in Proceedings of the 21st Particle Accelerator Conference, Piscataway, NJ, 2005, pp. 2024–2026.

Colby, E. R.

E. A. Peralta, K. Soong, R. J. England, E. R. Colby, Z. Wu, B. Montazeri, C. McGuinness, J. McNeur, K. J. Leedle, D. Walz, E. B. Sozer, B. Cowan, B. Schwartz, G. Travish, and R. L. Byer, Nature 503, 91 (2013).

Cowan, B.

R. J. England, R. J. Noble, K. Bane, D. H. Dowell, C.-K. Ng, J. E. Spencer, S. Tantawi, Z. Wu, R. L. Byer, E. Peralta, K. Soong, C. Chang, B. Montazeri, S. J. Wolf, B. Cowan, J. Dawson, W. Gai, P. Hommelhoff, Y. Huang, C. Jing, C. McGuinness, R. B. Palmer, B. Naranjo, J. Rosenzweig, G. Travish, A. Mizrahi, L. Schachter, C. Sears, G. R. Werner, and R. B. Yoder, Rev. Mod. Phys. 86, 1337 (2014).
[Crossref]

E. A. Peralta, K. Soong, R. J. England, E. R. Colby, Z. Wu, B. Montazeri, C. McGuinness, J. McNeur, K. J. Leedle, D. Walz, E. B. Sozer, B. Cowan, B. Schwartz, G. Travish, and R. L. Byer, Nature 503, 91 (2013).

Dawson, J.

R. J. England, R. J. Noble, K. Bane, D. H. Dowell, C.-K. Ng, J. E. Spencer, S. Tantawi, Z. Wu, R. L. Byer, E. Peralta, K. Soong, C. Chang, B. Montazeri, S. J. Wolf, B. Cowan, J. Dawson, W. Gai, P. Hommelhoff, Y. Huang, C. Jing, C. McGuinness, R. B. Palmer, B. Naranjo, J. Rosenzweig, G. Travish, A. Mizrahi, L. Schachter, C. Sears, G. R. Werner, and R. B. Yoder, Rev. Mod. Phys. 86, 1337 (2014).
[Crossref]

Deng, H.

K. J. Leedle, A. Ceballos, H. Deng, O. Solgaard, R. F. Pease, R. L. Byer, and J. S. Harris, Opt. Lett. 40, 4344 (2015).
[Crossref]

J. McNeur, M. Kozák, N. Schönenberger, K. J. Leedle, H. Deng, A. Ceballos, H. Hoogland, A. Ruehl, I. Hartl, O. Solgaard, J. S. Harris, R. L. Byer, and P. Hommelhoff, “Elements of a dielectric laser accelerator,” arXiv:1604.07684 [physics.acc-ph] (2016).

Dowell, D. H.

R. J. England, R. J. Noble, K. Bane, D. H. Dowell, C.-K. Ng, J. E. Spencer, S. Tantawi, Z. Wu, R. L. Byer, E. Peralta, K. Soong, C. Chang, B. Montazeri, S. J. Wolf, B. Cowan, J. Dawson, W. Gai, P. Hommelhoff, Y. Huang, C. Jing, C. McGuinness, R. B. Palmer, B. Naranjo, J. Rosenzweig, G. Travish, A. Mizrahi, L. Schachter, C. Sears, G. R. Werner, and R. B. Yoder, Rev. Mod. Phys. 86, 1337 (2014).
[Crossref]

England, R. J.

R. J. England, R. J. Noble, K. Bane, D. H. Dowell, C.-K. Ng, J. E. Spencer, S. Tantawi, Z. Wu, R. L. Byer, E. Peralta, K. Soong, C. Chang, B. Montazeri, S. J. Wolf, B. Cowan, J. Dawson, W. Gai, P. Hommelhoff, Y. Huang, C. Jing, C. McGuinness, R. B. Palmer, B. Naranjo, J. Rosenzweig, G. Travish, A. Mizrahi, L. Schachter, C. Sears, G. R. Werner, and R. B. Yoder, Rev. Mod. Phys. 86, 1337 (2014).
[Crossref]

E. A. Peralta, K. Soong, R. J. England, E. R. Colby, Z. Wu, B. Montazeri, C. McGuinness, J. McNeur, K. J. Leedle, D. Walz, E. B. Sozer, B. Cowan, B. Schwartz, G. Travish, and R. L. Byer, Nature 503, 91 (2013).

E. A. Peralta, E. Colby, R. J. England, C. McGuinness, B. Montazeri, K. Soong, Z. Wu, and R. L. Byer, AIP Conf. Proc. 1507, 169 (2012).

C. M. S. Sears, E. Colby, R. J. England, R. Ischebeck, C. McGuinness, J. Nelson, R. Noble, R. H. Siemann, J. Spencer, D. Walz, T. Plettner, and R. L. Byer, Phys. Rev. ST Accel. Beams 11, 101301 (2008).

Z. Wu, R. J. England, R. J. Noble, E. A. Peralta, K. Soong, and M. Qi, in Proceedings of the North American Particle Accelerator Conference, Geneva, Switzerland, 2013, pp. 141–143.

Gai, W.

R. J. England, R. J. Noble, K. Bane, D. H. Dowell, C.-K. Ng, J. E. Spencer, S. Tantawi, Z. Wu, R. L. Byer, E. Peralta, K. Soong, C. Chang, B. Montazeri, S. J. Wolf, B. Cowan, J. Dawson, W. Gai, P. Hommelhoff, Y. Huang, C. Jing, C. McGuinness, R. B. Palmer, B. Naranjo, J. Rosenzweig, G. Travish, A. Mizrahi, L. Schachter, C. Sears, G. R. Werner, and R. B. Yoder, Rev. Mod. Phys. 86, 1337 (2014).
[Crossref]

Graf, R.

J. Breuer, R. Graf, A. Apolonski, and P. Hommelhoff, Phys. Rev. ST Accel. Beams 17, 021301 (2014).

Harris, J. S.

K. J. Leedle, A. Ceballos, H. Deng, O. Solgaard, R. F. Pease, R. L. Byer, and J. S. Harris, Opt. Lett. 40, 4344 (2015).
[Crossref]

K. J. Leedle, R. F. Pease, R. L. Byer, and J. S. Harris, Optica 2, 158 (2015).

J. McNeur, M. Kozák, N. Schönenberger, K. J. Leedle, H. Deng, A. Ceballos, H. Hoogland, A. Ruehl, I. Hartl, O. Solgaard, J. S. Harris, R. L. Byer, and P. Hommelhoff, “Elements of a dielectric laser accelerator,” arXiv:1604.07684 [physics.acc-ph] (2016).

Hartl, I.

J. McNeur, M. Kozák, N. Schönenberger, K. J. Leedle, H. Deng, A. Ceballos, H. Hoogland, A. Ruehl, I. Hartl, O. Solgaard, J. S. Harris, R. L. Byer, and P. Hommelhoff, “Elements of a dielectric laser accelerator,” arXiv:1604.07684 [physics.acc-ph] (2016).

Hommelhoff, P.

J. Breuer, R. Graf, A. Apolonski, and P. Hommelhoff, Phys. Rev. ST Accel. Beams 17, 021301 (2014).

R. J. England, R. J. Noble, K. Bane, D. H. Dowell, C.-K. Ng, J. E. Spencer, S. Tantawi, Z. Wu, R. L. Byer, E. Peralta, K. Soong, C. Chang, B. Montazeri, S. J. Wolf, B. Cowan, J. Dawson, W. Gai, P. Hommelhoff, Y. Huang, C. Jing, C. McGuinness, R. B. Palmer, B. Naranjo, J. Rosenzweig, G. Travish, A. Mizrahi, L. Schachter, C. Sears, G. R. Werner, and R. B. Yoder, Rev. Mod. Phys. 86, 1337 (2014).
[Crossref]

J. Breuer and P. Hommelhoff, Phys. Rev. Lett. 111, 134803 (2013).
[Crossref]

J. McNeur, M. Kozák, N. Schönenberger, K. J. Leedle, H. Deng, A. Ceballos, H. Hoogland, A. Ruehl, I. Hartl, O. Solgaard, J. S. Harris, R. L. Byer, and P. Hommelhoff, “Elements of a dielectric laser accelerator,” arXiv:1604.07684 [physics.acc-ph] (2016).

Hoogland, H.

J. McNeur, M. Kozák, N. Schönenberger, K. J. Leedle, H. Deng, A. Ceballos, H. Hoogland, A. Ruehl, I. Hartl, O. Solgaard, J. S. Harris, R. L. Byer, and P. Hommelhoff, “Elements of a dielectric laser accelerator,” arXiv:1604.07684 [physics.acc-ph] (2016).

Huang, Y.

R. J. England, R. J. Noble, K. Bane, D. H. Dowell, C.-K. Ng, J. E. Spencer, S. Tantawi, Z. Wu, R. L. Byer, E. Peralta, K. Soong, C. Chang, B. Montazeri, S. J. Wolf, B. Cowan, J. Dawson, W. Gai, P. Hommelhoff, Y. Huang, C. Jing, C. McGuinness, R. B. Palmer, B. Naranjo, J. Rosenzweig, G. Travish, A. Mizrahi, L. Schachter, C. Sears, G. R. Werner, and R. B. Yoder, Rev. Mod. Phys. 86, 1337 (2014).
[Crossref]

Inagaki, T.

T. Inagaki, C. Kondo, H. Maesaka, T. Ohshima, Y. Otake, T. Sakurai, K. Shirasawa, and T. Shintake, Phys. Rev. ST Accel. Beams 17, 080702 (2014).

Ischebeck, R.

C. M. S. Sears, E. Colby, R. J. England, R. Ischebeck, C. McGuinness, J. Nelson, R. Noble, R. H. Siemann, J. Spencer, D. Walz, T. Plettner, and R. L. Byer, Phys. Rev. ST Accel. Beams 11, 101301 (2008).

Jing, C.

R. J. England, R. J. Noble, K. Bane, D. H. Dowell, C.-K. Ng, J. E. Spencer, S. Tantawi, Z. Wu, R. L. Byer, E. Peralta, K. Soong, C. Chang, B. Montazeri, S. J. Wolf, B. Cowan, J. Dawson, W. Gai, P. Hommelhoff, Y. Huang, C. Jing, C. McGuinness, R. B. Palmer, B. Naranjo, J. Rosenzweig, G. Travish, A. Mizrahi, L. Schachter, C. Sears, G. R. Werner, and R. B. Yoder, Rev. Mod. Phys. 86, 1337 (2014).
[Crossref]

Jonasz, M.

Kane, D. J.

Kapteyn, H.

A.-C. Tien, S. Backus, H. Kapteyn, M. Murnane, and G. Mourou, Phys. Rev. Lett. 82, 3883 (1999).
[Crossref]

Kimmel, M.

Kitamura, R.

Kondo, C.

T. Inagaki, C. Kondo, H. Maesaka, T. Ohshima, Y. Otake, T. Sakurai, K. Shirasawa, and T. Shintake, Phys. Rev. ST Accel. Beams 17, 080702 (2014).

Koyama, K.

A. Aimidula, C. P. Welsch, G. Xia, K. Koyama, M. Uesaka, M. Yoshida, O. Mete, and Y. Matsumura, Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. Sect. A 740, 108 (2014).
[Crossref]

Kozák, M.

J. McNeur, M. Kozák, N. Schönenberger, K. J. Leedle, H. Deng, A. Ceballos, H. Hoogland, A. Ruehl, I. Hartl, O. Solgaard, J. S. Harris, R. L. Byer, and P. Hommelhoff, “Elements of a dielectric laser accelerator,” arXiv:1604.07684 [physics.acc-ph] (2016).

Kvam, P.

Landau, L. D.

L. D. Landau, J. Phys. 8, 201 (1944).

Lawson, J.

J. Lawson, IEEE Trans. Nucl. Sci. 26, 4217 (1979).
[Crossref]

Leedle, K. J.

K. J. Leedle, R. F. Pease, R. L. Byer, and J. S. Harris, Optica 2, 158 (2015).

K. J. Leedle, A. Ceballos, H. Deng, O. Solgaard, R. F. Pease, R. L. Byer, and J. S. Harris, Opt. Lett. 40, 4344 (2015).
[Crossref]

E. A. Peralta, K. Soong, R. J. England, E. R. Colby, Z. Wu, B. Montazeri, C. McGuinness, J. McNeur, K. J. Leedle, D. Walz, E. B. Sozer, B. Cowan, B. Schwartz, G. Travish, and R. L. Byer, Nature 503, 91 (2013).

J. McNeur, M. Kozák, N. Schönenberger, K. J. Leedle, H. Deng, A. Ceballos, H. Hoogland, A. Ruehl, I. Hartl, O. Solgaard, J. S. Harris, R. L. Byer, and P. Hommelhoff, “Elements of a dielectric laser accelerator,” arXiv:1604.07684 [physics.acc-ph] (2016).

Limpert, J.

G. Mourou, B. Brocklesby, T. Tajima, and J. Limpert, Nat. Photonics 7, 258 (2013).
[Crossref]

Lu, P. P.

T. Plettner, P. P. Lu, and R. L. Byer, Phys. Rev. ST Accel. Beams 9, 111301 (2006).

Maesaka, H.

T. Inagaki, C. Kondo, H. Maesaka, T. Ohshima, Y. Otake, T. Sakurai, K. Shirasawa, and T. Shintake, Phys. Rev. ST Accel. Beams 17, 080702 (2014).

Matsumura, Y.

A. Aimidula, C. P. Welsch, G. Xia, K. Koyama, M. Uesaka, M. Yoshida, O. Mete, and Y. Matsumura, Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. Sect. A 740, 108 (2014).
[Crossref]

McGuinness, C.

R. J. England, R. J. Noble, K. Bane, D. H. Dowell, C.-K. Ng, J. E. Spencer, S. Tantawi, Z. Wu, R. L. Byer, E. Peralta, K. Soong, C. Chang, B. Montazeri, S. J. Wolf, B. Cowan, J. Dawson, W. Gai, P. Hommelhoff, Y. Huang, C. Jing, C. McGuinness, R. B. Palmer, B. Naranjo, J. Rosenzweig, G. Travish, A. Mizrahi, L. Schachter, C. Sears, G. R. Werner, and R. B. Yoder, Rev. Mod. Phys. 86, 1337 (2014).
[Crossref]

E. A. Peralta, K. Soong, R. J. England, E. R. Colby, Z. Wu, B. Montazeri, C. McGuinness, J. McNeur, K. J. Leedle, D. Walz, E. B. Sozer, B. Cowan, B. Schwartz, G. Travish, and R. L. Byer, Nature 503, 91 (2013).

E. A. Peralta, E. Colby, R. J. England, C. McGuinness, B. Montazeri, K. Soong, Z. Wu, and R. L. Byer, AIP Conf. Proc. 1507, 169 (2012).

C. M. S. Sears, E. Colby, R. J. England, R. Ischebeck, C. McGuinness, J. Nelson, R. Noble, R. H. Siemann, J. Spencer, D. Walz, T. Plettner, and R. L. Byer, Phys. Rev. ST Accel. Beams 11, 101301 (2008).

McNeur, J.

E. A. Peralta, K. Soong, R. J. England, E. R. Colby, Z. Wu, B. Montazeri, C. McGuinness, J. McNeur, K. J. Leedle, D. Walz, E. B. Sozer, B. Cowan, B. Schwartz, G. Travish, and R. L. Byer, Nature 503, 91 (2013).

J. McNeur, M. Kozák, N. Schönenberger, K. J. Leedle, H. Deng, A. Ceballos, H. Hoogland, A. Ruehl, I. Hartl, O. Solgaard, J. S. Harris, R. L. Byer, and P. Hommelhoff, “Elements of a dielectric laser accelerator,” arXiv:1604.07684 [physics.acc-ph] (2016).

Mete, O.

A. Aimidula, C. P. Welsch, G. Xia, K. Koyama, M. Uesaka, M. Yoshida, O. Mete, and Y. Matsumura, Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. Sect. A 740, 108 (2014).
[Crossref]

Mizrahi, A.

R. J. England, R. J. Noble, K. Bane, D. H. Dowell, C.-K. Ng, J. E. Spencer, S. Tantawi, Z. Wu, R. L. Byer, E. Peralta, K. Soong, C. Chang, B. Montazeri, S. J. Wolf, B. Cowan, J. Dawson, W. Gai, P. Hommelhoff, Y. Huang, C. Jing, C. McGuinness, R. B. Palmer, B. Naranjo, J. Rosenzweig, G. Travish, A. Mizrahi, L. Schachter, C. Sears, G. R. Werner, and R. B. Yoder, Rev. Mod. Phys. 86, 1337 (2014).
[Crossref]

Montazeri, B.

R. J. England, R. J. Noble, K. Bane, D. H. Dowell, C.-K. Ng, J. E. Spencer, S. Tantawi, Z. Wu, R. L. Byer, E. Peralta, K. Soong, C. Chang, B. Montazeri, S. J. Wolf, B. Cowan, J. Dawson, W. Gai, P. Hommelhoff, Y. Huang, C. Jing, C. McGuinness, R. B. Palmer, B. Naranjo, J. Rosenzweig, G. Travish, A. Mizrahi, L. Schachter, C. Sears, G. R. Werner, and R. B. Yoder, Rev. Mod. Phys. 86, 1337 (2014).
[Crossref]

E. A. Peralta, K. Soong, R. J. England, E. R. Colby, Z. Wu, B. Montazeri, C. McGuinness, J. McNeur, K. J. Leedle, D. Walz, E. B. Sozer, B. Cowan, B. Schwartz, G. Travish, and R. L. Byer, Nature 503, 91 (2013).

E. A. Peralta, E. Colby, R. J. England, C. McGuinness, B. Montazeri, K. Soong, Z. Wu, and R. L. Byer, AIP Conf. Proc. 1507, 169 (2012).

T. Plettner, R. L. Byer, and B. Montazeri, J. Mod. Opt. 58, 1518 (2011).
[Crossref]

Mourou, G.

G. Mourou, B. Brocklesby, T. Tajima, and J. Limpert, Nat. Photonics 7, 258 (2013).
[Crossref]

A.-C. Tien, S. Backus, H. Kapteyn, M. Murnane, and G. Mourou, Phys. Rev. Lett. 82, 3883 (1999).
[Crossref]

Murnane, M.

A.-C. Tien, S. Backus, H. Kapteyn, M. Murnane, and G. Mourou, Phys. Rev. Lett. 82, 3883 (1999).
[Crossref]

Murokh, A.

J. Rosenzweig, A. Murokh, and C. Pellegrini, Phys. Rev. Lett. 74, 2467 (1995).
[Crossref]

Naranjo, B.

R. J. England, R. J. Noble, K. Bane, D. H. Dowell, C.-K. Ng, J. E. Spencer, S. Tantawi, Z. Wu, R. L. Byer, E. Peralta, K. Soong, C. Chang, B. Montazeri, S. J. Wolf, B. Cowan, J. Dawson, W. Gai, P. Hommelhoff, Y. Huang, C. Jing, C. McGuinness, R. B. Palmer, B. Naranjo, J. Rosenzweig, G. Travish, A. Mizrahi, L. Schachter, C. Sears, G. R. Werner, and R. B. Yoder, Rev. Mod. Phys. 86, 1337 (2014).
[Crossref]

B. Naranjo, A. Valloni, S. Putterman, and J. B. Rosenzweig, Phys. Rev. Lett. 109, 164803 (2012).
[Crossref]

Nelson, J.

C. M. S. Sears, E. Colby, R. J. England, R. Ischebeck, C. McGuinness, J. Nelson, R. Noble, R. H. Siemann, J. Spencer, D. Walz, T. Plettner, and R. L. Byer, Phys. Rev. ST Accel. Beams 11, 101301 (2008).

Ng, C.-K.

R. J. England, R. J. Noble, K. Bane, D. H. Dowell, C.-K. Ng, J. E. Spencer, S. Tantawi, Z. Wu, R. L. Byer, E. Peralta, K. Soong, C. Chang, B. Montazeri, S. J. Wolf, B. Cowan, J. Dawson, W. Gai, P. Hommelhoff, Y. Huang, C. Jing, C. McGuinness, R. B. Palmer, B. Naranjo, J. Rosenzweig, G. Travish, A. Mizrahi, L. Schachter, C. Sears, G. R. Werner, and R. B. Yoder, Rev. Mod. Phys. 86, 1337 (2014).
[Crossref]

Nieter, C.

C. Nieter and J. R. Cary, J. Comput. Phys. 196, 448 (2004).
[Crossref]

Noble, R.

C. M. S. Sears, E. Colby, R. J. England, R. Ischebeck, C. McGuinness, J. Nelson, R. Noble, R. H. Siemann, J. Spencer, D. Walz, T. Plettner, and R. L. Byer, Phys. Rev. ST Accel. Beams 11, 101301 (2008).

E. Colby, R. Noble, D. Palmer, R. Siemann, and J. Spencer, in Proceedings of the 21st Particle Accelerator Conference, Piscataway, NJ, 2005, pp. 2024–2026.

Noble, R. J.

R. J. England, R. J. Noble, K. Bane, D. H. Dowell, C.-K. Ng, J. E. Spencer, S. Tantawi, Z. Wu, R. L. Byer, E. Peralta, K. Soong, C. Chang, B. Montazeri, S. J. Wolf, B. Cowan, J. Dawson, W. Gai, P. Hommelhoff, Y. Huang, C. Jing, C. McGuinness, R. B. Palmer, B. Naranjo, J. Rosenzweig, G. Travish, A. Mizrahi, L. Schachter, C. Sears, G. R. Werner, and R. B. Yoder, Rev. Mod. Phys. 86, 1337 (2014).
[Crossref]

Z. Wu, R. J. England, R. J. Noble, E. A. Peralta, K. Soong, and M. Qi, in Proceedings of the North American Particle Accelerator Conference, Geneva, Switzerland, 2013, pp. 141–143.

O’shea, P.

Ohshima, T.

T. Inagaki, C. Kondo, H. Maesaka, T. Ohshima, Y. Otake, T. Sakurai, K. Shirasawa, and T. Shintake, Phys. Rev. ST Accel. Beams 17, 080702 (2014).

Otake, Y.

T. Inagaki, C. Kondo, H. Maesaka, T. Ohshima, Y. Otake, T. Sakurai, K. Shirasawa, and T. Shintake, Phys. Rev. ST Accel. Beams 17, 080702 (2014).

Palmer, D.

E. Colby, R. Noble, D. Palmer, R. Siemann, and J. Spencer, in Proceedings of the 21st Particle Accelerator Conference, Piscataway, NJ, 2005, pp. 2024–2026.

Palmer, D. T.

D. T. Palmer and R. Akre, in Proceedings of the Particle Accelerator Conference, Piscataway, NJ, 2003, pp. 2107–2109.

Palmer, R. B.

R. J. England, R. J. Noble, K. Bane, D. H. Dowell, C.-K. Ng, J. E. Spencer, S. Tantawi, Z. Wu, R. L. Byer, E. Peralta, K. Soong, C. Chang, B. Montazeri, S. J. Wolf, B. Cowan, J. Dawson, W. Gai, P. Hommelhoff, Y. Huang, C. Jing, C. McGuinness, R. B. Palmer, B. Naranjo, J. Rosenzweig, G. Travish, A. Mizrahi, L. Schachter, C. Sears, G. R. Werner, and R. B. Yoder, Rev. Mod. Phys. 86, 1337 (2014).
[Crossref]

Pease, R. F.

Pellegrini, C.

J. Rosenzweig, A. Murokh, and C. Pellegrini, Phys. Rev. Lett. 74, 2467 (1995).
[Crossref]

Peralta, E.

R. J. England, R. J. Noble, K. Bane, D. H. Dowell, C.-K. Ng, J. E. Spencer, S. Tantawi, Z. Wu, R. L. Byer, E. Peralta, K. Soong, C. Chang, B. Montazeri, S. J. Wolf, B. Cowan, J. Dawson, W. Gai, P. Hommelhoff, Y. Huang, C. Jing, C. McGuinness, R. B. Palmer, B. Naranjo, J. Rosenzweig, G. Travish, A. Mizrahi, L. Schachter, C. Sears, G. R. Werner, and R. B. Yoder, Rev. Mod. Phys. 86, 1337 (2014).
[Crossref]

Peralta, E. A.

E. A. Peralta, K. Soong, R. J. England, E. R. Colby, Z. Wu, B. Montazeri, C. McGuinness, J. McNeur, K. J. Leedle, D. Walz, E. B. Sozer, B. Cowan, B. Schwartz, G. Travish, and R. L. Byer, Nature 503, 91 (2013).

E. A. Peralta, E. Colby, R. J. England, C. McGuinness, B. Montazeri, K. Soong, Z. Wu, and R. L. Byer, AIP Conf. Proc. 1507, 169 (2012).

E. A. Peralta, “Accelerator on a chip: design, fabrication, and demonstration of grating-based dielectric microstructures for laser-driven acceleration of electrons,” Ph.D. thesis (Stanford University, 2015).

Z. Wu, R. J. England, R. J. Noble, E. A. Peralta, K. Soong, and M. Qi, in Proceedings of the North American Particle Accelerator Conference, Geneva, Switzerland, 2013, pp. 141–143.

Pilon, L.

Plettner, T.

T. Plettner, R. L. Byer, and B. Montazeri, J. Mod. Opt. 58, 1518 (2011).
[Crossref]

C. M. S. Sears, E. Colby, R. J. England, R. Ischebeck, C. McGuinness, J. Nelson, R. Noble, R. H. Siemann, J. Spencer, D. Walz, T. Plettner, and R. L. Byer, Phys. Rev. ST Accel. Beams 11, 101301 (2008).

T. Plettner and R. L. Byer, Phys. Rev. ST Accel. Beams 11, 030704 (2008).

T. Plettner, P. P. Lu, and R. L. Byer, Phys. Rev. ST Accel. Beams 9, 111301 (2006).

Putterman, S.

B. Naranjo, A. Valloni, S. Putterman, and J. B. Rosenzweig, Phys. Rev. Lett. 109, 164803 (2012).
[Crossref]

Qi, M.

Z. Wu, R. J. England, R. J. Noble, E. A. Peralta, K. Soong, and M. Qi, in Proceedings of the North American Particle Accelerator Conference, Geneva, Switzerland, 2013, pp. 141–143.

Rohrlich, F.

C. Warner and F. Rohrlich, Phys. Rev. 93, 406 (1954).
[Crossref]

Rosenzweig, J.

R. J. England, R. J. Noble, K. Bane, D. H. Dowell, C.-K. Ng, J. E. Spencer, S. Tantawi, Z. Wu, R. L. Byer, E. Peralta, K. Soong, C. Chang, B. Montazeri, S. J. Wolf, B. Cowan, J. Dawson, W. Gai, P. Hommelhoff, Y. Huang, C. Jing, C. McGuinness, R. B. Palmer, B. Naranjo, J. Rosenzweig, G. Travish, A. Mizrahi, L. Schachter, C. Sears, G. R. Werner, and R. B. Yoder, Rev. Mod. Phys. 86, 1337 (2014).
[Crossref]

J. Rosenzweig, A. Murokh, and C. Pellegrini, Phys. Rev. Lett. 74, 2467 (1995).
[Crossref]

Rosenzweig, J. B.

B. Naranjo, A. Valloni, S. Putterman, and J. B. Rosenzweig, Phys. Rev. Lett. 109, 164803 (2012).
[Crossref]

Ruehl, A.

J. McNeur, M. Kozák, N. Schönenberger, K. J. Leedle, H. Deng, A. Ceballos, H. Hoogland, A. Ruehl, I. Hartl, O. Solgaard, J. S. Harris, R. L. Byer, and P. Hommelhoff, “Elements of a dielectric laser accelerator,” arXiv:1604.07684 [physics.acc-ph] (2016).

Sakurai, T.

T. Inagaki, C. Kondo, H. Maesaka, T. Ohshima, Y. Otake, T. Sakurai, K. Shirasawa, and T. Shintake, Phys. Rev. ST Accel. Beams 17, 080702 (2014).

Schachter, L.

R. J. England, R. J. Noble, K. Bane, D. H. Dowell, C.-K. Ng, J. E. Spencer, S. Tantawi, Z. Wu, R. L. Byer, E. Peralta, K. Soong, C. Chang, B. Montazeri, S. J. Wolf, B. Cowan, J. Dawson, W. Gai, P. Hommelhoff, Y. Huang, C. Jing, C. McGuinness, R. B. Palmer, B. Naranjo, J. Rosenzweig, G. Travish, A. Mizrahi, L. Schachter, C. Sears, G. R. Werner, and R. B. Yoder, Rev. Mod. Phys. 86, 1337 (2014).
[Crossref]

Schönenberger, N.

J. McNeur, M. Kozák, N. Schönenberger, K. J. Leedle, H. Deng, A. Ceballos, H. Hoogland, A. Ruehl, I. Hartl, O. Solgaard, J. S. Harris, R. L. Byer, and P. Hommelhoff, “Elements of a dielectric laser accelerator,” arXiv:1604.07684 [physics.acc-ph] (2016).

Schwartz, B.

E. A. Peralta, K. Soong, R. J. England, E. R. Colby, Z. Wu, B. Montazeri, C. McGuinness, J. McNeur, K. J. Leedle, D. Walz, E. B. Sozer, B. Cowan, B. Schwartz, G. Travish, and R. L. Byer, Nature 503, 91 (2013).

Sears, C.

R. J. England, R. J. Noble, K. Bane, D. H. Dowell, C.-K. Ng, J. E. Spencer, S. Tantawi, Z. Wu, R. L. Byer, E. Peralta, K. Soong, C. Chang, B. Montazeri, S. J. Wolf, B. Cowan, J. Dawson, W. Gai, P. Hommelhoff, Y. Huang, C. Jing, C. McGuinness, R. B. Palmer, B. Naranjo, J. Rosenzweig, G. Travish, A. Mizrahi, L. Schachter, C. Sears, G. R. Werner, and R. B. Yoder, Rev. Mod. Phys. 86, 1337 (2014).
[Crossref]

Sears, C. M. S.

C. M. S. Sears, E. Colby, R. J. England, R. Ischebeck, C. McGuinness, J. Nelson, R. Noble, R. H. Siemann, J. Spencer, D. Walz, T. Plettner, and R. L. Byer, Phys. Rev. ST Accel. Beams 11, 101301 (2008).

Seltzer, S. M.

S. M. Seltzer and M. J. Berger, At. Data Nucl. Data Tables 35, 345 (1986).
[Crossref]

Shintake, T.

T. Inagaki, C. Kondo, H. Maesaka, T. Ohshima, Y. Otake, T. Sakurai, K. Shirasawa, and T. Shintake, Phys. Rev. ST Accel. Beams 17, 080702 (2014).

Shirasawa, K.

T. Inagaki, C. Kondo, H. Maesaka, T. Ohshima, Y. Otake, T. Sakurai, K. Shirasawa, and T. Shintake, Phys. Rev. ST Accel. Beams 17, 080702 (2014).

Siemann, R.

E. Colby, R. Noble, D. Palmer, R. Siemann, and J. Spencer, in Proceedings of the 21st Particle Accelerator Conference, Piscataway, NJ, 2005, pp. 2024–2026.

Siemann, R. H.

C. M. S. Sears, E. Colby, R. J. England, R. Ischebeck, C. McGuinness, J. Nelson, R. Noble, R. H. Siemann, J. Spencer, D. Walz, T. Plettner, and R. L. Byer, Phys. Rev. ST Accel. Beams 11, 101301 (2008).

Solgaard, O.

K. J. Leedle, A. Ceballos, H. Deng, O. Solgaard, R. F. Pease, R. L. Byer, and J. S. Harris, Opt. Lett. 40, 4344 (2015).
[Crossref]

C.-M. Chang and O. Solgaard, Appl. Phys. Lett. 104, 184102 (2014).
[Crossref]

J. McNeur, M. Kozák, N. Schönenberger, K. J. Leedle, H. Deng, A. Ceballos, H. Hoogland, A. Ruehl, I. Hartl, O. Solgaard, J. S. Harris, R. L. Byer, and P. Hommelhoff, “Elements of a dielectric laser accelerator,” arXiv:1604.07684 [physics.acc-ph] (2016).

Soong, K.

R. J. England, R. J. Noble, K. Bane, D. H. Dowell, C.-K. Ng, J. E. Spencer, S. Tantawi, Z. Wu, R. L. Byer, E. Peralta, K. Soong, C. Chang, B. Montazeri, S. J. Wolf, B. Cowan, J. Dawson, W. Gai, P. Hommelhoff, Y. Huang, C. Jing, C. McGuinness, R. B. Palmer, B. Naranjo, J. Rosenzweig, G. Travish, A. Mizrahi, L. Schachter, C. Sears, G. R. Werner, and R. B. Yoder, Rev. Mod. Phys. 86, 1337 (2014).
[Crossref]

E. A. Peralta, K. Soong, R. J. England, E. R. Colby, Z. Wu, B. Montazeri, C. McGuinness, J. McNeur, K. J. Leedle, D. Walz, E. B. Sozer, B. Cowan, B. Schwartz, G. Travish, and R. L. Byer, Nature 503, 91 (2013).

E. A. Peralta, E. Colby, R. J. England, C. McGuinness, B. Montazeri, K. Soong, Z. Wu, and R. L. Byer, AIP Conf. Proc. 1507, 169 (2012).

K. Soong, “Particle accelerator on a wafer: demonstration of electron acceleration and diagnostics with microstructures,” Ph.D. thesis (Stanford University, 2014).

Z. Wu, R. J. England, R. J. Noble, E. A. Peralta, K. Soong, and M. Qi, in Proceedings of the North American Particle Accelerator Conference, Geneva, Switzerland, 2013, pp. 141–143.

Sozer, E. B.

E. A. Peralta, K. Soong, R. J. England, E. R. Colby, Z. Wu, B. Montazeri, C. McGuinness, J. McNeur, K. J. Leedle, D. Walz, E. B. Sozer, B. Cowan, B. Schwartz, G. Travish, and R. L. Byer, Nature 503, 91 (2013).

Spencer, J.

C. M. S. Sears, E. Colby, R. J. England, R. Ischebeck, C. McGuinness, J. Nelson, R. Noble, R. H. Siemann, J. Spencer, D. Walz, T. Plettner, and R. L. Byer, Phys. Rev. ST Accel. Beams 11, 101301 (2008).

E. Colby, R. Noble, D. Palmer, R. Siemann, and J. Spencer, in Proceedings of the 21st Particle Accelerator Conference, Piscataway, NJ, 2005, pp. 2024–2026.

Spencer, J. E.

R. J. England, R. J. Noble, K. Bane, D. H. Dowell, C.-K. Ng, J. E. Spencer, S. Tantawi, Z. Wu, R. L. Byer, E. Peralta, K. Soong, C. Chang, B. Montazeri, S. J. Wolf, B. Cowan, J. Dawson, W. Gai, P. Hommelhoff, Y. Huang, C. Jing, C. McGuinness, R. B. Palmer, B. Naranjo, J. Rosenzweig, G. Travish, A. Mizrahi, L. Schachter, C. Sears, G. R. Werner, and R. B. Yoder, Rev. Mod. Phys. 86, 1337 (2014).
[Crossref]

Tajima, T.

G. Mourou, B. Brocklesby, T. Tajima, and J. Limpert, Nat. Photonics 7, 258 (2013).
[Crossref]

Tantawi, S.

R. J. England, R. J. Noble, K. Bane, D. H. Dowell, C.-K. Ng, J. E. Spencer, S. Tantawi, Z. Wu, R. L. Byer, E. Peralta, K. Soong, C. Chang, B. Montazeri, S. J. Wolf, B. Cowan, J. Dawson, W. Gai, P. Hommelhoff, Y. Huang, C. Jing, C. McGuinness, R. B. Palmer, B. Naranjo, J. Rosenzweig, G. Travish, A. Mizrahi, L. Schachter, C. Sears, G. R. Werner, and R. B. Yoder, Rev. Mod. Phys. 86, 1337 (2014).
[Crossref]

Tien, A.-C.

A.-C. Tien, S. Backus, H. Kapteyn, M. Murnane, and G. Mourou, Phys. Rev. Lett. 82, 3883 (1999).
[Crossref]

Travish, G.

R. J. England, R. J. Noble, K. Bane, D. H. Dowell, C.-K. Ng, J. E. Spencer, S. Tantawi, Z. Wu, R. L. Byer, E. Peralta, K. Soong, C. Chang, B. Montazeri, S. J. Wolf, B. Cowan, J. Dawson, W. Gai, P. Hommelhoff, Y. Huang, C. Jing, C. McGuinness, R. B. Palmer, B. Naranjo, J. Rosenzweig, G. Travish, A. Mizrahi, L. Schachter, C. Sears, G. R. Werner, and R. B. Yoder, Rev. Mod. Phys. 86, 1337 (2014).
[Crossref]

E. A. Peralta, K. Soong, R. J. England, E. R. Colby, Z. Wu, B. Montazeri, C. McGuinness, J. McNeur, K. J. Leedle, D. Walz, E. B. Sozer, B. Cowan, B. Schwartz, G. Travish, and R. L. Byer, Nature 503, 91 (2013).

Trebino, R.

Uesaka, M.

A. Aimidula, C. P. Welsch, G. Xia, K. Koyama, M. Uesaka, M. Yoshida, O. Mete, and Y. Matsumura, Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. Sect. A 740, 108 (2014).
[Crossref]

Valloni, A.

B. Naranjo, A. Valloni, S. Putterman, and J. B. Rosenzweig, Phys. Rev. Lett. 109, 164803 (2012).
[Crossref]

Walz, D.

E. A. Peralta, K. Soong, R. J. England, E. R. Colby, Z. Wu, B. Montazeri, C. McGuinness, J. McNeur, K. J. Leedle, D. Walz, E. B. Sozer, B. Cowan, B. Schwartz, G. Travish, and R. L. Byer, Nature 503, 91 (2013).

C. M. S. Sears, E. Colby, R. J. England, R. Ischebeck, C. McGuinness, J. Nelson, R. Noble, R. H. Siemann, J. Spencer, D. Walz, T. Plettner, and R. L. Byer, Phys. Rev. ST Accel. Beams 11, 101301 (2008).

Wang, Z.

Warner, C.

C. Warner and F. Rohrlich, Phys. Rev. 93, 406 (1954).
[Crossref]

Welsch, C. P.

A. Aimidula, C. P. Welsch, G. Xia, K. Koyama, M. Uesaka, M. Yoshida, O. Mete, and Y. Matsumura, Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. Sect. A 740, 108 (2014).
[Crossref]

Werner, G. R.

R. J. England, R. J. Noble, K. Bane, D. H. Dowell, C.-K. Ng, J. E. Spencer, S. Tantawi, Z. Wu, R. L. Byer, E. Peralta, K. Soong, C. Chang, B. Montazeri, S. J. Wolf, B. Cowan, J. Dawson, W. Gai, P. Hommelhoff, Y. Huang, C. Jing, C. McGuinness, R. B. Palmer, B. Naranjo, J. Rosenzweig, G. Travish, A. Mizrahi, L. Schachter, C. Sears, G. R. Werner, and R. B. Yoder, Rev. Mod. Phys. 86, 1337 (2014).
[Crossref]

Wolf, S. J.

R. J. England, R. J. Noble, K. Bane, D. H. Dowell, C.-K. Ng, J. E. Spencer, S. Tantawi, Z. Wu, R. L. Byer, E. Peralta, K. Soong, C. Chang, B. Montazeri, S. J. Wolf, B. Cowan, J. Dawson, W. Gai, P. Hommelhoff, Y. Huang, C. Jing, C. McGuinness, R. B. Palmer, B. Naranjo, J. Rosenzweig, G. Travish, A. Mizrahi, L. Schachter, C. Sears, G. R. Werner, and R. B. Yoder, Rev. Mod. Phys. 86, 1337 (2014).
[Crossref]

Wu, Z.

R. J. England, R. J. Noble, K. Bane, D. H. Dowell, C.-K. Ng, J. E. Spencer, S. Tantawi, Z. Wu, R. L. Byer, E. Peralta, K. Soong, C. Chang, B. Montazeri, S. J. Wolf, B. Cowan, J. Dawson, W. Gai, P. Hommelhoff, Y. Huang, C. Jing, C. McGuinness, R. B. Palmer, B. Naranjo, J. Rosenzweig, G. Travish, A. Mizrahi, L. Schachter, C. Sears, G. R. Werner, and R. B. Yoder, Rev. Mod. Phys. 86, 1337 (2014).
[Crossref]

E. A. Peralta, K. Soong, R. J. England, E. R. Colby, Z. Wu, B. Montazeri, C. McGuinness, J. McNeur, K. J. Leedle, D. Walz, E. B. Sozer, B. Cowan, B. Schwartz, G. Travish, and R. L. Byer, Nature 503, 91 (2013).

E. A. Peralta, E. Colby, R. J. England, C. McGuinness, B. Montazeri, K. Soong, Z. Wu, and R. L. Byer, AIP Conf. Proc. 1507, 169 (2012).

Z. Wu, R. J. England, R. J. Noble, E. A. Peralta, K. Soong, and M. Qi, in Proceedings of the North American Particle Accelerator Conference, Geneva, Switzerland, 2013, pp. 141–143.

Xia, G.

A. Aimidula, C. P. Welsch, G. Xia, K. Koyama, M. Uesaka, M. Yoshida, O. Mete, and Y. Matsumura, Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. Sect. A 740, 108 (2014).
[Crossref]

Yoder, R. B.

R. J. England, R. J. Noble, K. Bane, D. H. Dowell, C.-K. Ng, J. E. Spencer, S. Tantawi, Z. Wu, R. L. Byer, E. Peralta, K. Soong, C. Chang, B. Montazeri, S. J. Wolf, B. Cowan, J. Dawson, W. Gai, P. Hommelhoff, Y. Huang, C. Jing, C. McGuinness, R. B. Palmer, B. Naranjo, J. Rosenzweig, G. Travish, A. Mizrahi, L. Schachter, C. Sears, G. R. Werner, and R. B. Yoder, Rev. Mod. Phys. 86, 1337 (2014).
[Crossref]

Yoshida, M.

A. Aimidula, C. P. Welsch, G. Xia, K. Koyama, M. Uesaka, M. Yoshida, O. Mete, and Y. Matsumura, Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. Sect. A 740, 108 (2014).
[Crossref]

Zeek, E.

AIP Conf. Proc. (1)

E. A. Peralta, E. Colby, R. J. England, C. McGuinness, B. Montazeri, K. Soong, Z. Wu, and R. L. Byer, AIP Conf. Proc. 1507, 169 (2012).

Appl. Opt. (1)

Appl. Phys. Lett. (1)

C.-M. Chang and O. Solgaard, Appl. Phys. Lett. 104, 184102 (2014).
[Crossref]

At. Data Nucl. Data Tables (1)

S. M. Seltzer and M. J. Berger, At. Data Nucl. Data Tables 35, 345 (1986).
[Crossref]

IEEE Trans. Nucl. Sci. (1)

J. Lawson, IEEE Trans. Nucl. Sci. 26, 4217 (1979).
[Crossref]

J. Comput. Phys. (1)

C. Nieter and J. R. Cary, J. Comput. Phys. 196, 448 (2004).
[Crossref]

J. Mod. Opt. (1)

T. Plettner, R. L. Byer, and B. Montazeri, J. Mod. Opt. 58, 1518 (2011).
[Crossref]

J. Opt. Soc. Am. B (1)

J. Phys. (1)

L. D. Landau, J. Phys. 8, 201 (1944).

Nat. Photonics (1)

G. Mourou, B. Brocklesby, T. Tajima, and J. Limpert, Nat. Photonics 7, 258 (2013).
[Crossref]

Nature (1)

E. A. Peralta, K. Soong, R. J. England, E. R. Colby, Z. Wu, B. Montazeri, C. McGuinness, J. McNeur, K. J. Leedle, D. Walz, E. B. Sozer, B. Cowan, B. Schwartz, G. Travish, and R. L. Byer, Nature 503, 91 (2013).

Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. Sect. A (1)

A. Aimidula, C. P. Welsch, G. Xia, K. Koyama, M. Uesaka, M. Yoshida, O. Mete, and Y. Matsumura, Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. Sect. A 740, 108 (2014).
[Crossref]

Opt. Express (1)

Opt. Lett. (2)

Optica (1)

Phys. Rev. (1)

C. Warner and F. Rohrlich, Phys. Rev. 93, 406 (1954).
[Crossref]

Phys. Rev. Lett. (4)

A.-C. Tien, S. Backus, H. Kapteyn, M. Murnane, and G. Mourou, Phys. Rev. Lett. 82, 3883 (1999).
[Crossref]

J. Breuer and P. Hommelhoff, Phys. Rev. Lett. 111, 134803 (2013).
[Crossref]

J. Rosenzweig, A. Murokh, and C. Pellegrini, Phys. Rev. Lett. 74, 2467 (1995).
[Crossref]

B. Naranjo, A. Valloni, S. Putterman, and J. B. Rosenzweig, Phys. Rev. Lett. 109, 164803 (2012).
[Crossref]

Phys. Rev. ST Accel. Beams (5)

T. Inagaki, C. Kondo, H. Maesaka, T. Ohshima, Y. Otake, T. Sakurai, K. Shirasawa, and T. Shintake, Phys. Rev. ST Accel. Beams 17, 080702 (2014).

T. Plettner and R. L. Byer, Phys. Rev. ST Accel. Beams 11, 030704 (2008).

T. Plettner, P. P. Lu, and R. L. Byer, Phys. Rev. ST Accel. Beams 9, 111301 (2006).

J. Breuer, R. Graf, A. Apolonski, and P. Hommelhoff, Phys. Rev. ST Accel. Beams 17, 021301 (2014).

C. M. S. Sears, E. Colby, R. J. England, R. Ischebeck, C. McGuinness, J. Nelson, R. Noble, R. H. Siemann, J. Spencer, D. Walz, T. Plettner, and R. L. Byer, Phys. Rev. ST Accel. Beams 11, 101301 (2008).

Rev. Mod. Phys. (1)

R. J. England, R. J. Noble, K. Bane, D. H. Dowell, C.-K. Ng, J. E. Spencer, S. Tantawi, Z. Wu, R. L. Byer, E. Peralta, K. Soong, C. Chang, B. Montazeri, S. J. Wolf, B. Cowan, J. Dawson, W. Gai, P. Hommelhoff, Y. Huang, C. Jing, C. McGuinness, R. B. Palmer, B. Naranjo, J. Rosenzweig, G. Travish, A. Mizrahi, L. Schachter, C. Sears, G. R. Werner, and R. B. Yoder, Rev. Mod. Phys. 86, 1337 (2014).
[Crossref]

Other (7)

Z. Wu, R. J. England, R. J. Noble, E. A. Peralta, K. Soong, and M. Qi, in Proceedings of the North American Particle Accelerator Conference, Geneva, Switzerland, 2013, pp. 141–143.

J. McNeur, M. Kozák, N. Schönenberger, K. J. Leedle, H. Deng, A. Ceballos, H. Hoogland, A. Ruehl, I. Hartl, O. Solgaard, J. S. Harris, R. L. Byer, and P. Hommelhoff, “Elements of a dielectric laser accelerator,” arXiv:1604.07684 [physics.acc-ph] (2016).

D. T. Palmer and R. Akre, in Proceedings of the Particle Accelerator Conference, Piscataway, NJ, 2003, pp. 2107–2109.

Tech-X Corporation, “VSim,” https://www.txcorp.com/vsim .

E. Colby, R. Noble, D. Palmer, R. Siemann, and J. Spencer, in Proceedings of the 21st Particle Accelerator Conference, Piscataway, NJ, 2005, pp. 2024–2026.

K. Soong, “Particle accelerator on a wafer: demonstration of electron acceleration and diagnostics with microstructures,” Ph.D. thesis (Stanford University, 2014).

E. A. Peralta, “Accelerator on a chip: design, fabrication, and demonstration of grating-based dielectric microstructures for laser-driven acceleration of electrons,” Ph.D. thesis (Stanford University, 2015).

Cited By

OSA participates in Crossref's Cited-By Linking service. Citing articles from OSA journals and other participating publishers are listed here.

Alert me when this article is cited.


Figures (5)

Fig. 1.
Fig. 1.

Schematic of experimental setup. (a) Linear accelerator, (b) electron beam, (c) magnetic quadrupole lens, (d) laser pulse, and (e) cylindrical lens. (f) DLA microstructure with grating period Λ = 800    nm , gap g = 400    nm , and length 1 mm. Electrons propagate with velocity v in the z -direction. Straggled electrons are indicated in blue [17], and electrons transmitted through the gap are indicated in green. The laser field is incident with wavelength λ = 800    nm , wave vector k⃗ , and linear polarization E z . (g) Magnetic spectrometer and (h) detector indicating straggled and transmitted electron beam populations separated in electron beam energy ϵ .

Fig. 2.
Fig. 2.

Measured temporal amplitude envelope of the laser pulse, scaled to a peak field of 1 GV m 1 . This was measured using the FROG technique [23,24], with uncertainties determined using the bootstrap statistical method [25].

Fig. 3.
Fig. 3.

Measured, fitted, and simulated electron beam energy distribution, with the laser off and on. These spectra are a single pair of events corresponding to the highest observed acceleration gradient. With the laser on, electrons are accelerated and decelerated, broadening the energy distribution. Electrons straggled through the fused silica substrate and grating pillars (not shown) were observed with a mean energy loss of 300 keV.

Fig. 4.
Fig. 4.

Analytical model of electron beam energy response to laser-driven microstructure. (a) Electron beam distribution in energy and optical phase, with electron density indicated by color density. For an electron beam longer than a laser optical cycle, the electron beam energy distribution is constant in phase ψ with the laser off and modulated sinusoidally in phase ψ with the laser on. (b) Integration of (a) over ψ , illustrating the change in width of the transmitted population energy distribution with the laser on and off. (c) HWHM Γ / 2 of the transmitted population as a function of maximum energy gain Δ ϵ .

Fig. 5.
Fig. 5.

Measured HWHM ( Γ / 2 ) of electron beam energy distribution—the figure of merit for acceleration by the DLA—while scanning the laser pulse arrival time. The fitted rms width of the laser on distribution is σ τ = 2.0 ± 0.2    ps . The noise floor is the rms of Γ / 2 measured for electron beam shots with the laser off.

Equations (2)

Equations on this page are rendered with MathJax. Learn more.

G = Δ ϵ w int π , w int = ( 1 w lz 2 + 2 log e 2 ( β c τ i ) 2 ) 1 / 2 .
E ( t ) = R { E 0 exp [ ( 1 + i b ) ( 2 log e 2 ) 2 t 2 / τ 2 ] } ,

Metrics