本文圍繞華中科技大學(xué)在建的太赫茲自由電子激光裝置,從光學(xué)諧振腔的設(shè)計(jì)出發(fā),到光學(xué)諧振腔的研制、安裝與校準(zhǔn)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(xué)系統(tǒng)進(jìn)行了理論分析與實(shí)驗(yàn)研究。首先,論文研究了緊湊型低損耗的波導(dǎo)約束光學(xué)諧振腔結(jié)構(gòu)。本文以光學(xué)衍射理論與波導(dǎo)模式分析為基礎(chǔ),研究并提出一種對部分波導(dǎo)型光學(xué)諧振腔內(nèi)光場橫向模式分布的計(jì)算方法。對于光學(xué)諧振腔中的自由空間部分的傳播過程采用基于標(biāo)量衍射法進(jìn)行分析與仿真;對光學(xué)諧振腔內(nèi)的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)部分,則采用菲涅爾衍射方程與波導(dǎo)模式傳輸相結(jié)合的方式計(jì)算光學(xué)諧振腔中的橫向模式演變。以此方法對HUST-FEL光學(xué)諧振腔的腔內(nèi)光場模式的多次回程演化過程進(jìn)行仿真,并針對腔內(nèi)損耗問題對諧振腔結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化,最后確定了部分波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的緊湊型低損耗光學(xué)諧振腔結(jié)構(gòu)參數(shù)。然后,論文研究了光學(xué)諧振腔與束流軌道的準(zhǔn)直問題。光學(xué)諧振腔的安裝存在偏差將會增加光腔內(nèi)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(shí)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(xué)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(nèi)外THZ-FEL源概況
    1.3 國內(nèi)外THz-FEL源的光學(xué)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(nèi)容及論文結(jié)構(gòu)
2 緊湊型低損耗光學(xué)諧振腔結(jié)構(gòu)研究
    2.1 引言
    2.2 光腔內(nèi)光場穩(wěn)態(tài)模式分析
    2.3 光場模式演變的仿真計(jì)算
    2.4 光學(xué)諧振腔幾何設(shè)計(jì)
    2.5 本章小結(jié)
3 光學(xué)諧振腔與束流軌道的準(zhǔn)直研究與實(shí)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(jì)算
    3.4 基于激光系統(tǒng)的三軸共線校準(zhǔn)方案
    3.5 實(shí)際校準(zhǔn)系統(tǒng)的搭建及測試結(jié)果分析
    3.6 本章小結(jié)
4 太赫茲源絕對功率譜測試平臺的實(shí)現(xiàn)與調(diào)試驗(yàn)證
    4.1 引言
    4.2 低損耗太赫茲傳輸線的設(shè)計(jì)
    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(shí)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(jié)
    5.1 本文的創(chuàng)新點(diǎn)
    5.2 工作展望
致謝
參考文獻(xiàn)
附錄A 攻讀博士學(xué)位期間所取得的學(xué)術(shù)成果



本文編號：3831844