本文圍繞華中科技大學在建的太赫茲自由電子激光裝置,從光學諧振腔的設計出發(fā),到光學諧振腔的研制、安裝與校準方案,并延伸至自由電子激光輸出的太赫茲光傳輸以及太赫茲輻射功率和頻譜的測量,對自由電子激光太赫茲源的整個光學系統(tǒng)進行了理論分析與實驗研究。首先,論文研究了緊湊型低損耗的波導約束光學諧振腔結構。本文以光學衍射理論與波導模式分析為基礎,研究并提出一種對部分波導型光學諧振腔內光場橫向模式分布的計算方法。對于光學諧振腔中的自由空間部分的傳播過程采用基于標量衍射法進行分析與仿真;對光學諧振腔內的波導結構部分,則采用菲涅爾衍射方程與波導模式傳輸相結合的方式計算光學諧振腔中的橫向模式演變。以此方法對HUST-FEL光學諧振腔的腔內光場模式的多次回程演化過程進行仿真,并針對腔內損耗問題對諧振腔結構參數(shù)進行優(yōu)化,最后確定了部分波導結構的緊湊型低損耗光學諧振腔結構參數(shù)。然后,論文研究了光學諧振腔與束流軌道的準直問題。光學諧振腔的安裝存在偏差將會增加光腔內的損耗,而電子束偏離軌道也將減少光場增益,從而影響自由電子激光的功率累積飽和過程并減少輸出的輻射功率。為了實現(xiàn)自由電子激光太赫茲源的高功率輻射輸出,論文...

【文章頁數(shù)】：118 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 研究背景與意義
    1.2 國內外THZ-FEL源概況
    1.3 國內外THz-FEL源的光學系統(tǒng)研究
    1.4 HUST緊湊型自由電子激光太赫茲源
    1.5 論文研究內容及論文結構
2 緊湊型低損耗光學諧振腔結構研究
    2.1 引言
    2.2 光腔內光場穩(wěn)態(tài)模式分析
    2.3 光場模式演變的仿真計算
    2.4 光學諧振腔幾何設計
    2.5 本章小結
3 光學諧振腔與束流軌道的準直研究與實現(xiàn)
    3.1 引言
    3.2 光軸和束流的偏軸容忍度理論分析
    3.3 光軸和束流的偏軸容忍度的數(shù)值計算
    3.4 基于激光系統(tǒng)的三軸共線校準方案
    3.5 實際校準系統(tǒng)的搭建及測試結果分析
    3.6 本章小結
4 太赫茲源絕對功率譜測試平臺的實現(xiàn)與調試驗證
    4.1 引言
    4.2 低損耗太赫茲傳輸線的設計
    4.3 FEL太赫茲源的功率與頻譜特征
    4.4 FEL THZ功率及頻譜測量方案
    4.5 實際太赫茲頻譜與功率測量系統(tǒng)的搭建
    4.6 本章小節(jié)
5 全文總結
    5.1 本文的創(chuàng)新點
    5.2 工作展望
致謝
參考文獻
附錄A 攻讀博士學位期間所取得的學術成果



本文編號：3831844