近年來,基于傳統(tǒng)射頻加速器的自由電子激光已經(jīng)發(fā)展得相當(dāng)成熟。相比于第三代同步輻射光源,自由電子激光能夠產(chǎn)生功率更高、相干性更好、時(shí)間結(jié)構(gòu)精確可控的短波長輻射脈沖,這為生物、化學(xué)、材料科學(xué)等諸多研究領(lǐng)域提供了革命性的研究工具。隨著基礎(chǔ)科研用戶對光源性能的需求的不斷提升,當(dāng)前自由電子激光還在朝更高的峰值亮度、更短波長、超短脈沖和高重復(fù)頻率等方向發(fā)展。然而,基于常規(guī)加速技術(shù)的自由電子激光裝置的規(guī)模通常非常龐大,其長度往往會(huì)達(dá)到千米的量級,相應(yīng)的造價(jià)也非常高,這給自由電子激光的普及和廣泛應(yīng)用造成了極大的困難,因而目前自由電子激光發(fā)展的另外一個(gè)重要方向是小型化和臺面化。激光等離子體加速作為一種新興的加速技術(shù)可以在非常短的加速距離內(nèi)產(chǎn)生高能量的電子束,且電子束天然地具有高峰值流強(qiáng)、短脈沖和低發(fā)射度等優(yōu)點(diǎn),這為實(shí)現(xiàn)緊湊型自由電子激光提供了一種非常有潛力的方向。受到電子束本身較大的初始能散和大發(fā)散角等問題的限制,目前基于激光等離子體加速器還難以產(chǎn)生自由電子激光。為克服激光等離子體加速器大能散的缺點(diǎn),人們于近些年相繼提出了多種方案,其中采用橫向梯度波蕩器的方法巧妙地降低了波蕩器輻射對電子束能散的敏感度,... 

【文章來源】：中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究所)上海市

【文章頁數(shù)】：150 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１．２?Ｊ．?Ｍａｄｅｙ提出的自由電子激光放大實(shí)驗(yàn)裝置［２０］??，

?中國科學(xué)院博士學(xué)位論文一基于橫向梯度波蕩器的束流物理和自由電子激光物理的相關(guān)研究而高增益機(jī)制則生要工作在紫外到硬Ｘ射線波段。??１．２．１?低增益ＦＥＬ??低增益ＦＥＬ，即輻射來對電子束的縱向空間分布產(chǎn)生明＆影響，輻射功率沒有到指數(shù)增益標(biāo)準(zhǔn)，典型以帶有反射鏡的光學(xué)諧振腔ＦＥＬ為代表［７２，７３］。其工作原理圖１．３所示，單次通過波蕩器的電子束團(tuán)產(chǎn)生的自發(fā)福射，不斷被光學(xué)諧振腔反射后繼的電子束在波蕩器中相互作用，使得＾＾自發(fā)福射不斷累積并放大，最終達(dá)到飽出。振蕩器型ＦＥＬ是對輻射光的多次共振放大，單次輻射增益只需要強(qiáng)于福射光振腔中的反射損耗，因此這種方式的ＦＥＬ裝置相對簡單，所要求的波蕩器較短，對束的品質(zhì)要求也不是很高＊但是，受限于沒有合適材料的諧振腔反射鏡對紫外到Ｘ波段的反射的難題，低增益ＦＥＬ機(jī)制主要ｉ作在紅外波段，難以向短波長方向發(fā)展。????Ｕｎｄｕｌａｔｏｒ?Ｍｉｒｒｏｒ??

，，大于“傅里葉轉(zhuǎn)換極限”的輻射帶寬。??為了提高ＳＡＳＥ模式的縱向相干性，大量基于ＳＡＳＥ的新運(yùn)行機(jī)制被不斷提出，中最主要的便是自種子型運(yùn)行模式．（ｓｅｌｆ－ｓｅｅｄｉｎｇ）?［７５，７６］，如圖ｌ．４（ｂ）。自種子型模式ＳＡＳＥ的長波蕩器中插入個(gè)磁壓縮段，將箱射波蕩器分為兩段。束流通過第＾段短波蕩器產(chǎn)生指數(shù)增益的自發(fā)輻射，在輻射飽和之前將束流引入磁壓縮段來引出ＳＡＳＥ輻射進(jìn)入單色器，選出窄帶寬的單色頻譜并再次送入第二個(gè)長福射段波蕩器，并同時(shí)磁壓縮后的束流送入其中與單色后的輻射相互作用。此時(shí)，束流將受到單色性很高的射調(diào)制，并不斷放大直至飽和，產(chǎn)生接近“傅里葉轉(zhuǎn)換極限”的全相干ＦＥＬ。另外，卻自種子型外，超短束流運(yùn)行機(jī)制［７７］也可以提高ＳＡＳＥ的縱向相千性，其通過各種流操縱手段縮短束團(tuán)長度，使得束長短于ＳＡＳＥ的合作長度，產(chǎn)生單一毛刺結(jié)構(gòu)的縱全相干輻射脈沖。??除此以外，人們還提出了諸如増強(qiáng)型自放大自發(fā)福射模式（ｅＳＡＳＥ）?［７８］、改進(jìn)自放大．自發(fā)輻射（ｉＳＡＳＥ）?［７９］，純凈型自放大．自發(fā)輻射（ｐＳＡＳＥ）?［８０］，高亮度型自大自發(fā)輻射（ＨＢ－ＳＡＳＥ）?［８１］等各種ＳＡＳＥ新機(jī)制。??（ａ）?ＳＡＳＥ??

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Developments in laser wakefield accelerators:From single-stage to two-stage[J]. 李文濤,王文濤,劉建勝,王成,張志鈞,齊榮,余昌海,李儒新,徐至展.  Chinese Physics B. 2015(01)



本文編號：3562263