自由電子激光憑借其所具有的高功率、輻射相干、波長(zhǎng)連續(xù)可調(diào)等特點(diǎn)而被越來越被多的科研工作者認(rèn)可,逐漸成為一種被廣泛使用得光源,因而提升自由電子激光的輸出性能也成為了當(dāng)前機(jī)器研究的熱點(diǎn)。振蕩器型自由電子激光以其造價(jià)低廉、對(duì)束流品質(zhì)要求低等特點(diǎn)而成為紅外波段自由電子激光裝置的主要工作模式并在世界各地得以如雨后春筍般建設(shè)運(yùn)行,我國(guó)也在合肥建設(shè)了第一臺(tái)紅外自由電子激光用戶裝置——FELiCHEM。本文主要圍繞振蕩器型自由電子激光進(jìn)行研究,探索提高光源輸出特性的方法,從而更好地滿足用戶需求。我們研究了振蕩器FEL中的光場(chǎng)飽和機(jī)制并探討了提高電子能量提取效率的方式。光場(chǎng)飽和后應(yīng)用錐化波蕩器是提升電子能量提取效率的有效方案,但在多程放大的振蕩器FEL中,很難在宏脈沖時(shí)間內(nèi)完成波蕩器錐化率的調(diào)節(jié),因而我們研究了小錐化率波蕩器在振蕩器FEL中應(yīng)用的可能性。在線性近似下我們給出了電子與光場(chǎng)的相互作用方程,并通過數(shù)值計(jì)算得到了增益隨錐化率的變化曲線,對(duì)此我們討論了小錐化率的范圍,研究表明在合適的波蕩器小錐化率條件下可以獲得更高的光場(chǎng)飽和輸出能量,之后我們還給出了該方案在FELiCHEM裝置中的應(yīng)用。由于小錐化... 

【文章來源】：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：181 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

圖１．２帶電粒子的福射功率分布：ａ）中是在ｉ＞丨丨ｙ的情形下，ｂ）中是ｉ＞丄ｐ的情形下??

生可見光波長(zhǎng)的非相干福射；其后Ｈａｎｓ?Ｍｏｔｚ于１９５３??年在斯坦福高能物理實(shí)驗(yàn)室（ＨＥＰＬ）中第一個(gè)證實(shí)了該效應(yīng)，他也從理論上證??明了在行波管中注入的信號(hào)可以被放大。１９６０年，Ｐｈｉｌｌｉｐｓ設(shè)計(jì)了一個(gè)Ｕｂｉｔｒｏｎ裝??置，利用低能電子束注入波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，通過和Ｍｏｔｚ同樣的磁場(chǎng)裝置，產(chǎn)生了功率??為１００?ｋＷ的毫米波電磁輻射［Ｍ］。１９７１年Ｊｏｈｎ?Ｍａｄｅｙ根據(jù)量子理論提出了自??由電子激光的理論，于１９７６年實(shí)現(xiàn)了?１０．６ｐｍ的增益放大，并于１９７７年建成了??如圖１．３所示的世界上第一臺(tái)ＦＥＬ裝置［８＿９］。??ＨＥＬＩＣＡＬ?ＭＡＧＮＥＴ??（３．２?ｃｍ?ＰＥＲＩＯＤ）?４３?ＭｅＶ?ＢＵＮＣＨＥＯ??＾?？?一???ＥＬＥＣＴＲＯＮ??ｐ－、：、ｐｏｏｏｏｏｏｏｏｏｏｏｏｏｏｏｘ｜—－：二＾?ＢＥＡＭ??ＲＥＳＯＮＡＴＯＲ?Ｈ?５．２?ｍ?Ｈ?＾－ＲＥＳＯＮＡＴＯＲ??ＭＩＲＲＯＲ?ＭＩＲＲＯＲ??？?Ｉ２．７ｍ????圖１．３?Ｊｏｈｎ?Ｍａｄｅｙ用３．４?｜ｉｍ波長(zhǎng)激光的振蕩器ＦＥＬ裝置??自由電子激光由于其極強(qiáng)＿功率和相干特性，在最初的時(shí)候曾是“星球大??戰(zhàn)”計(jì)劃的一部分，與軍事國(guó)防等有著緊密的聯(lián)系，被作為激光武器的有利備選??而得到了各國(guó)的重視Ｐ，１Ｃ）Ｉ。隨著冷戰(zhàn)的結(jié)束，ＦＥＬ由于其在民用方面的巨大發(fā)展??潛力和應(yīng)用前景，各地的科研單位都投入了大量的人力和物力進(jìn)行發(fā)展研究，其??相關(guān)技術(shù)在科研、工業(yè)等領(lǐng)域取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，因而ＦＥＬ裝置得以如雨后春??筍般在各地建設(shè)運(yùn)行，目前ＦＥＬ發(fā)展的主要方向是高功率、短波長(zhǎng)以及應(yīng)用小??型化叫。??在高功率、短波長(zhǎng)方

３．６?？２３?ｐｍ?ｌｉｎａｃ??Ｎｏｖｏｓｉｂｉｒｓｋ?ＦＥＬ?Ｒｕｓｓｉａ?５?？２４０?｜ｉｍ?ＥＲＬ??．?ｔｌｅｃｔｒｕｎ?ｂｕｎｃｈ?ｙ９??Ｃｌｅｃｉｒｏｎ?ｂｕｎｃｈ????？?ｌｉｍｉｌｌｌｌ?ｒ，?．?＾??１；?１?ｔｉｆ??Ｒａｎｄｏｍ?ｅｌｅｃｔｒｏｎ?ｐｈａｓｅ：?Ｅｌｅｃｔｒｏｎｓ?ｂｕｎｃｈｅｄ?ａｉ??ｉｎｃｏｈｅｒｅｎｔ?ｅｍｉｓｓｉｏｎ?ｒａｄｉａｔｉｏｎ?ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ：??ｃｏｌｉｃｒｅｎｌ?ｅｍｉｓｓｉｏｎ??圖１．４振蕩器型自由電子激光結(jié)構(gòu)示意圖??６??


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