光学速调管相干辐射的数值模拟

 利用实测磁场值对光学速调管的相干辐射进行了数值模拟，计算了基波、三次谐波的谱宽和相干增强因子，提出了优化的激光功率和光学速调管特征参数Nd值。     

合肥储存环相干谐波自由电子激光研究方法的改进

 根据简单的计算模型,导出辐射能量谱形状因子和相干谐波辐射表达式,用此表达式讨论了不对称光学速调管的相干谐波辐射;对于合肥储存环相干谐波自由电子激光,提出了一个不对称光学速调管相干谐波辐射的研究方案,并且作了详细的计算,结果表明在较高的电子束能量下,调整光学速调管和外激光参数,使辐射段波荡器的辐射基波与外激光的二次谐波共振,进行相干谐波产生实验,能获得10⁹量级相干加强因子。     

储存环相干谐波自由电子激光器新光学速调管工作状态分析

 合肥国家同步辐射实验室（NSRL）正在开展储存环相干谐波自由电子激光研究，为了在较高电子束能量下进行实验、且具有较高的相干辐射强度，光学速调管从原来的对称结构改造为非对称结构。分析了相干谐波实验中各参数之间的关系，及对相干谐波辐射的影响，并给出了两种工作状态下的最佳工作参数。     

Echo-enabled谐波放大自由电子激光参数

通过数值模拟,结合解析计算分析,研究了Echo-enabled谐波放大自由电子激光对装置参数和主要束流参数变化的独立敏感性,给出了谐波聚束因子和饱和功率随参数变化的数值模拟结果;对色散段由相干同步辐射效应引起的能散和发射度增长进行了估算和数值模拟。结果表明:相干同步辐射效应引起的切片能散和切片发射度增长在5%以内,对最后辐射影响不大。     

不同加热机制产生的超热电子的相干渡越辐射谐波研究

利用不同加热机制产生的超热电子所导致的相干渡越辐射(CTR)在谐波分量强度比上的不同，给出了区分飞秒激光等离子体相互作用产生超热电子过程中的主要与次要加热机制的一种可能方法.得到了加热周期不同的加热机制所产生超热电子的比例与CTR谐波分量的二倍频和一倍频的强度比之间的具体关系式.如果在实验上测到此谐波分量强度比，就可以推出不同加热机制在加热过程中所起作用的大致比例关系.另外，CTR谐波分量的强度比还与超热电子的温度、实验上所使用靶的厚度有一定依赖关系，对此作了较为详细的讨论. 关键词： 相干渡越辐射 超热电子 加热机制     

双光束相干控制产生多次谐波的实验验证

利用两束相干度可改变的飞秒脉冲光对产生的五次谐波的强度特性进行了研究，发现谐波信号的强度随相干程度的增大而增加，谐波信号的最大值相对于相干零点(双光束相干度最大处)是非对称的，从而证明了合成的激光脉冲波形变化对谐波信号的影响.同时对谐波的受激放大理论进行了初步的实验探索和展望. 关键词： 五次谐波 波形变化 相干 受激放大     

超热电子产生的靶后相干渡越辐射光谱实验研究

利用OMA光学多道分析仪测量了激光与薄膜靶相互作用中产生的辐射光谱，在靶后观察到红移的二次谐波发射. 这种二次谐波是v×B加热产生的、具有微脉冲结构的超热电子束在等离子体-真空边界产生的相干渡越辐射(CTR). 随着激光能量的增大，红移峰向长波方向移动，光谱同时发生展宽. 分析认为，等离子体临界面的迅速膨胀是导致二次谐波红移的主要原因. 随着预脉冲能量的增大，临界面膨胀速度增大，导致了发射峰更大的红移. 实验还测量了靶面法线方向的辐射光谱，观察到基频辐射的红移和展宽. CTR为诊断临界面的运动方向和速度提供了一种新的方法. 关键词： 相干渡越辐射 超热电子 超短超强激光 等离子体相互作用     

大功率调制气流声源阵列的相干合成实验研究

完成了调制气流声源阵列的相干合成实验. 提出了利用主动相位控制方法实现调制气流声源阵列相干合成的思路, 介绍了基于随机并行梯度下降算法的声源阵列相干合成的原理. 对利用该算法实现声源阵列的相干合成进行了数值模拟, 完成了双调制气流声源阵列在远场的相干合成实验, 并给出算法参数的合理设置方案. 实验结果显示, 基频成分的相干合成效果明显, 算法收敛时测点处的声压级相比单源发射增加了4 dB, 接近于各单源功率谱中基频成分相干合成、其他频率成分非相干合成的结果; 结果表明实验中算法能够有效控制各调制气流声源辐射声波的相位, 取得了明显的相干合成效果. 关键词： 调制气流声源 相干合成 随机并行梯度下降 高阶谐波     

加深光学速调管自发辐射谱调制的研究

相干谐波储存环自由电子激光的相干增强因子正比于光学速调管自发辐射谱调制率的平方,加深光学速调管自发辐射谱的调制是相干谐波储存环自由电子激光研究的重要一环.介绍在中国科学技术大学800MeV电子储存环上所进行的加深光学速调管自发辐射谱调制的研究工作,调制率已从0.236提高到了0.80,为相干谐波产生实验奠定了基础.     

上海深紫外自由电子激光装置中激光与束流的精确同步

介绍了一种基于相干辐射测量的激光-电子束同步方法,描述了实现空间及时间同步的基本原理、步骤和细节,并利用这种方法在上海深紫外自由电子激光装置（SDUV-FEL）上实现了电子束与激光之间亚ps量级的精确同步,为基于外种子激光的高增益高次谐波产生（HGHG）、回声型谐波产生（EEHG）和级联HGHG自由电子激光实验奠定了坚实的基础。还利用这种手段对不同条件下的电子束纵向特性进行了测量和分析。     

光学速调管自发辐射谱的测量及调制率的提高

 在国家同步辐射实验室(NSRL)800MeV 电子储存环上进行的相干谐波储存环自由电子激光研究中, 测量了光学速调管的自发辐射谱并提高了它的调制率。     

Development of Raman-shifted probe laser beam for plasma diagnosis using polaro-interferometer

Optical diagnostics of laser-produced plasma requires a coherent, polarized probe beam synchronized with the pump beam. The probe beam should have energy above the background emission of plasma. Though the second harmonic probe beam satisfies most of the requirements, the plasma emission is larger at the harmonic frequencies of the pump. Hence, at high intensities we need a probe beam at non-harmonic frequencies. We have set up a Raman frequency shifted probe beam using a pressurized hydrogen cell that is pumped by the second harmonic of the Nd glass laser that operates at only one Stokes line of 673.75 nm.     

A THEORETICAL SIMULATION FOR ACHIEVING HIGH SPATIAL COHERENCE OF LABORATORY X-RAY LASERS

An efficient method to achieve high spatial coherence of laboratory soft-X-ray laser is presented, in which a pinhole can be used in "four-target series coupling" experiment to obtain a fully coherent X-ray laser. The model of amplified spontaneous emission is used to describe the characteristics and spatial coherence properties of a soft-X-ray laser beam. The simulation results show that the method is feasible.     

A master equation for spontaneous emission from a system of harmonic oscillators

An exact equation is derived for the evolution of the density operator in the coherent state representation describing spontaneous emission from a system of harmonic oscillators.     

用于自由电子激光的光学速调管的设计与测试

 详述了用于合肥自由电子激光用的光学速调管的物理设计与测试,以及光学速调管实际运行结果与升级计划。测试结果表明,考虑三维效应的OPERA3D场有限元计算法比解析设计更精确,多周期波荡器中任意周期磁场峰值受该周期外其它周期波荡器磁体的影响小于10%。     

Dynamics of non-linear optical processes

We study the statistical properties of parametric processes (parametric amplification, frequency conversion, splitting of frequency, etc.) described by the trilinear Hamiltonian and of the second harmonic generation including the lossy mechanism and rotating terms. In a short-time approximation some conservation laws are derived and the existence of the Glauber-Sudarshan weighting function is discussed. It is shown in the second harmonic generation case that good coherence of the incident radiation is lost proportionally to the intensity in interaction while the second harmonic radiation has tendency to be coherent. The effects of the spontaneous emission of the medium and of the physical vacuum are also discussed. In this approximation the statistics is generally described by the superposition of coherent and chaotic fields with correlated components.     

Generation of ultrashort coherent vacuum ultraviolet pulses using electron storage rings: a new bright light source for experiments

We demonstrate for the first time that seeded harmonic generation on electron storage rings can produce coherent optical pulses in the vacuum ultraviolet spectral range. The experiment is performed at Elettra, where coherent pulses are generated at 132 nm, with a duration of about 100 fs. The light source has a repetition rate of 1 kHz and adjustable polarization; it is very bright, with a peak power several orders of magnitude above that of spontaneous synchrotron radiation. Owing to high stability, the source is used in a test photoemission electron microscopy experiment. We anticipate that seeded harmonic generation on storage rings can lead to unprecedented developments in time-resolved femtosecond spectroscopy and microscopy.     

上海软X射线自由电子激光外种子运行模式的模拟研究

上海软X射线自由电子激光用户装置（SXFEL）是我国首台可以运行在水窗波段的自由电子激光装置,未来可以为5个实验线站供光,其主要运行模式为自放大自发辐射模式以及外种子模式。本文就SXFEL的外种子模式进行了从头到尾的模拟研究,主要包括EEHG-HGHG混合级联与单级EEHG两种方案。模拟结果表明,虽然EEHG-HGHG混合级联模式较为复杂,但能够产生更高功率的高次谐波辐射。除此之外,我们还研究了各种三维效应对EEHG的影响。模拟和分析结果表明,通过上述两种方案,采用紫外波段的种子激光,用户可以得到全相干、窄带宽、短脉冲的水窗波段自由电子激光。