光源是人類認識未知世界不可或缺的工具,基于高品質相對論性電子束流的自由電子激光（Free-Electron Laser,FEL）是當前國際公認的第四代先進光源。相比于第三代同步輻射光源,FEL具有超高亮度、超短脈沖、空間全相干等優(yōu)異特性,為研究物理、化學、材料、生物等學科的前沿問題提供了強有力的工具,并在相關領域開辟了全新的研究方向。FEL的可變波長覆蓋了從太赫茲到X射線等廣闊的光譜范圍,其在各個波段的研究和應用都在蓬勃發(fā)展,目前FEL的主要發(fā)展方向有短波長、全相干、高亮度、高重復頻率、脈沖特性可控等,其中超快雙色X射線自由電子激光由于其獨特的性質和廣泛的應用前景而備受矚目,先進的短波長X射線自由電子激光可以用來研究原子內殼層的電子躍遷,亞飛秒級別的超短脈沖自由電子激光可以研究物質中的超快變化過程,中心波長和脈沖延遲可調的雙色自由電子激光可以用來做泵浦-探測實驗。目前世界范圍內大部分FEL裝置的運行模式都是自放大自發(fā)輻射（SASE）,SASE-FEL的運行非常成功,它可以提供幾十GW峰值功率、幾個fs脈沖持續(xù)時間的硬X射線自由電子激光輻射,但是,由于SASE的初始信號起源于電子束流的散... 

【文章來源】：中國科學院大學(中國科學院上海應用物理研究所)上海市

【文章頁數(shù)】：124 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 自由電子激光的發(fā)展歷史及現(xiàn)狀
    1.2 自由電子激光的主要運行機制
        1.2.1 低增益自由電子激光
        1.2.2 高增益自由電子激光
    1.3 自由電子激光的特點、應用與發(fā)展前景
    1.4 本論文的研究內容與創(chuàng)新點
第2章 自由電子激光基本理論與束流操控基本方法
    2.1 初步概念
        2.1.1 電子束流
        2.1.2 直線加速器
    2.2 自由電子激光基本理論
        2.2.1 電子在波蕩器中的運動
        2.2.2 低增益自由電子激光
        2.2.3 高增益自由電子激光
        2.2.4 自由電子激光主要運行模式
    2.3 激光束流操控的基本原理和方法
    2.4 自由電子激光數(shù)值模擬方法
    2.5 本章小結
第3章 基于束流操控的PEHG-FEL研究
    3.1 橫向梯度波蕩器簡介
    3.2 相位匯聚增強型自由電子激光理論研究
    3.3 基于SXFEL的PEHG-FEL實驗設計
    3.4 本章小結
第4章 基于束流操控的超快、雙色、鎖模FEL研究
    4.1 基于束流操控的超快自由電子激光研究
        4.1.1 超快X射線自由電子激光的意義
        4.1.2 基于角色散增強SASE產生超快XFEL的新方案
        4.1.3 新方案的參數(shù)優(yōu)化、束流模擬和FEL輻射研究
    4.2 基于束流操控的雙色、鎖模自由電子激光研究
        4.2.1 基于束流操控的SXFEL雙色自由電子激光研究
        4.2.2 基于束流操控的多色鎖模FEL研究
    4.3 本章小結
第5章 總結與展望
參考文獻
作者簡歷及攻讀學位期間發(fā)表的學術論文與研究成果
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
[1]SXFEL基于單級EEHG產生窄帶寬軟X射線自由電子激光（英文）[J]. 馮超,黃大章,鄧海嘯,陳建輝,向導,劉波,王東,趙振堂.  Science Bulletin. 2016(15)
[2]Three-dimensional numerical investigations of the laser-beam interactions in an undulator[J]. 鄧海嘯,林唐宇,顏俊,王東,戴志敏.  中國物理C. 2011(03)

博士論文
[1]高增益自由電子激光微束團的產生與應用研究[D]. 王震.中國科學院研究生院(上海應用物理研究所) 2016



本文編號：3120984