我国自由电子激光研究的最新进展

综述了我国一些研究单位的自由电子激光实验和理论研究，介绍并讨论了拉曼型自由电子激光、康普顿型自由电子激光以及电磁波泵浦自由电子激光和切连科夫自由电子激光等研究工作的最新结果。     

深紫外自由电子激光装置最新进展

中国科学院上海应用物理研究所自由电子激光团队于近日完成了一项新的自由电子激光实验,在上海深紫外自由电子激光装置(SDUV-FEL)上,利用相对论电子束团在沟槽金属结构中激起的尾波场,对电子束纵向相空间的非线性进行了补偿,并成功实现了自由电子激光辐射光谱的操控和改善。该项研究成果近日发表在《物理评论快报》。作为第四代先进光源,自由电子激光由高亮度电子束团驱     

今日中国物理

 北京自由电子激光装置(BFEL)又获新成果据本刊记者芜茗报道,北京自由电子激光装置(BFEL).     

我国自由电子激光研究获重大进展

我国在自由电子激光技术领域的研究获重大突破性进展.由中国工程物理研究院研制的我国第一台直线感应加速器自由电子激光放大器装置“曙光一号”和由中国科学院高能物理研究所研制的北京自由电子激光装置(BFEL),相继于今年4月和5月运行成功,并产生了亚洲第一束红外自由电子激光,标志着我国激光和加速器研究迈上新的台阶. 1987年以来,国家863计划及时组织开展了自由电子激光的研究.中国工程物理研究院和中国科学院高能物理研究所,组织 100多名科研人员,奋战五年时间,终于成功地设计和建造了具有中国特色的“曙光一号”自由电子激光装置和北…     

BFEL自由电子激光研究取得重大突破

正当“第一次亚洲自由电子激光学术研讨会”在中国科学院高能物理研究所召开之际,由该所承担的国家“863”高技术项目——北京自由电子激光装置(BFEL)传来喜讯,在亚洲地区研制的同类近十台红外谱区的自由电子激光(FEL)装置中,第一个产生了激光信号(见图).     

一种新型短波长自由电子激光

本文提出一种可以工作在软X射线区的用孤子激光抽运的新型自由电子激光器,利用孤立子激光的波型以及单粒子小信号分析方法,发现这种自由电子激光具有以下两个不同于以往电磁波振荡器自由电子激光的特点:(1)很小的“质量漂移效应”(mass-shift effect),这是由孤立子激光抽运的特征所决定;(2)具有一个附加的“频率调谐性”,即可展宽自由电子激光的频率调谐能力。对获得的小信号增益也进行了一些分析和讨论。 关键词：     

自由电子激光的基本原理

激光是基于受激放大原理而产生的一种相干光辐射.普通激光是固体或气体的原子或分子产生的受激相干辐射,而自由电子激光则是由真空中的自由电子产生的受激相干辐射.自由电子激光的概念是杰·梅第(John Maday)于1971年在他的博士论文中首次提出的［1］.1976年他和他的同事们在斯坦福大学建立了第一台远红外波段的自由电子激光装置,实现了10.6μm波长的光放大.研究表明,自由电子激光具有很多其它光源无法替代的优点,在科学研究、军事和国民经济各方面具有重要的应用前景［2］.因此从80年代中期开始,自由电子激光的研究在很多国家都开展…     

自由电子激光的单粒子理论及其应用

本文建立了圆极化摇摆场自由电子激光的单粒子理论,导出了电子未扰轨道及其稳定性判据和自由电子激光单程增益的表达式。单程增益由三项构成,其中第一项即自由电子激光不稳定性的增益与动力学理论得到的指数增益相符。第二项和和三项表明存在一对新的不稳定性——正不稳定性和负不稳定性。该理论没有对电子未扰轨道纵向速度作任何假设,不仅可以更合理地用于常规自由电子激光的研究,而且可以用于短周期摇摆器弱相对论自由电子激光研究。后者由于电子未扰轨道纵向速度比较低,已有的单粒子理论中所作的电子纵向速度约等于光速的假设不再成立。借助数值分析,我们发现:(1)稳定轨道Ⅱ的弱导引场区域也出现了动力学理论描述过的与自由电子激光互作用机理相悖的现象。(2)正不稳定性和负不稳定性在稳定轨道Ⅰ的导引磁场临界值附近可能严重影响自由电子激光的工作。(3)可以使用较弱的短周期摇摆场和较强的导引场产生高频率高增益相干受激辐射。     

远红外契伦柯夫FEL的动力学理论

契伦柯夫自由电子激光可以产生远红外相干受激辐射。本文建立了契伦柯夫自由电子激光的动力学理论并详细研究了初始信号频率,电子束电压和束—介质膜间隙对器件性能的影响。与自由电子激光,回旋自谐振脉塞比较,指出了短波契伦柯夫自由电子激光的几个显著特点。     

基于激光等离子体加速的自由电子激光研究新进展

激光等离子体加速器能够在cm尺度内产生GeV量级的高品质电子束,为研制台式化自由电子激光提供驱动源。但是受限于激光等离子体加速中的难点和现有技术发展,电子束的品质难以达到自由电子激光的需求,尤其在稳定性、发散角和能散等方面,阻碍了台式化自由电子激光的研制。介绍了基于激光等离子体加速器的自由电子激光的最新进展,整理了目前高增益自由电子激光实验过程中存在的主要挑战和对应的解决方案与实验进展,并展望未来的发展方向。最近的研究结果证明,通过控制和优化激光等离子体加速器的注入和加速过程产生的高品质电子束可以在指数增益区域实现自发辐射放大,产生高增益的辐射,这也推动基于激光等离子体加速器的自由电子激光研究进入了一个新的阶段。     

摇摆场谐波对自由电子激光输出功率的影响

在单粒子理论的基础上,详细考察了摇摆场谐波分量对自由电子激光输出功率(包括基频及其谐波)的影响,给出了完整的模拟方程组,并在摇摆场谐波振幅远小于其基波振幅值的假定下,利用三维WAGFEL程序和毫米波自由电子激光放大器的参数模拟计算了摇摆场谐波对自由电子激光基频输出功率的影响。     

回声谐波放大型自由电子激光相干涡旋X射线产生方案

外种子型自由电子激光具有全相干、频谱稳定、极高亮度的优点,可以实现在超小空间和超快时间尺度下对物质结构的研究。具有特殊横向相位模式的光特别是具有螺旋相位的带轨道角动量的涡旋光已经在众多科学领域有了应用,基于自由电子激光原理产生的辐射横向模式基本上为简单的高斯模式,为产生具有横向螺旋相位的相干涡旋X射线,对基于回声谐波放大型(EEHG)自由电子激光产生涡旋光方案进行了深入研究,并且根据上海软X射线自由电子激光装置(SXFEL)的参数,进行了相关方案设计和模拟研究。三维模拟结果表明,外种子型EEHG自由电子激光可以产生峰值功率可达到GW量级的相干涡旋软X射线。     

自由电子激光的空间电荷波理论

发展了相对论空间电荷波理论,并首先把空间电荷波理论用于建立自由电子激光的线性理论,揭示出自由电子激光中电子群聚及电子与波互作用机理的物理本质。并首次提出了“相对论去群聚”的物理概念,丰富了自由电子激光理论。同时提出了一些发展自由电子激光的新概念及新建议。     

X射线自由电子激光试验装置

X射线自由电子激光试验装置(以下简称"SXFEL试验装置")是中国第一台X射线相干光源,其输出波长小于9 nm。这台基于0.84 GeV直线加速器、以掌握装置相关技术和实验演示种子型自由电子激光(FEL)级联与短波长回声型FEL为主要目标的自由电子激光装置,于2020年11月通过国家验收。本文将介绍SXFEL试验装置的基本情况和主要进展。     

自由电子激光的医学应用

自由电子激光这种新型光源非常适合于医学应用。通过对医用自由电子激光器的简要介绍,探讨了自由电子激光与人体组织的相互作用及其在医学上的应用前景。     

自由电子激光对微波源稳定性的要求

 由自由电子激光物理出发，讨论自由电子激光对射频直线加速器微波功率源稳定性的要求，并据此得出国内目前已在运行的两台自由电子激光装置实现稳定运行微波功率源稳定性需达到的指标。     

纳秒激光脉冲在空气中聚焦的临界自由电子密度问题

实验研究了高功率纳秒量级激光脉冲在空气中聚焦时的能量透过率随输入激光脉冲能量变化的规律,发现在纳秒激光脉冲聚焦半径相同的情况下,激光脉冲的能量透过率随入射激光脉冲能量的变化可分为三种情况：当入射激光脉冲能量较低时,激光脉冲能量全部通过;当入射激光脉冲能量增大后,激光脉冲的能量透过率由近100%迅速减小;当入射激光脉冲的能量进一步增加时,激光脉冲的能量透过率继续缓慢变小.用临界自由电子密度以及所对应的临界时间点对上述实验现象进行了理论分析得到了如下结论：当自由电子密度未达到临界自由电子密度时,多光子电离过程起主要作用,而当自由电子密度超过临界自由电子密度后,逆韧致吸收过程起主要作用,临界时间点是入射激光脉冲与空气作用过程中自由电子密度达到临界自由电子密度的时刻.入射激光脉冲能量决定了临界时间点在脉冲作用时间上的位置,临界时间点的位置决定了激光脉冲的能量透过率.可以通过测量激光脉冲的能量透过率来计算出临界自由电子密度,从而确定出激光脉冲在空气中聚焦时的能量透过特性. 关键词： 临界自由电子密度 临界时间点 多光子电离 逆韧致吸收     

美国发展自由电子激光的启示

本文试图通过对美国自由电子激光发展道路的分析,对我国发展自由电子激光谈一点看法。     

对自由电子激光（FEL）发展的评论

分析了自由电子激光的技术特性，评估了国内外的发展现状、趋势和应用前景，对发展自由电子激光的意义，它的地位、作用和难点进行了评论，对我国自由电子激光今后的发展提出了一些建议。     

北京自由电子激光装置又取得重大突破──成功地实现了饱和振荡

北京自由电子激光装置又取得重大突破──成功地实现了饱和振荡中国科学院高能物理研究所为主承担的国家高技术研究发展计划（“八六三”计划）激光技术领域项目“北京自由电子激光装置”（ＢＦＥＬ）是我国第一台射频加速器型自由电子激光装置。在甲国科学院院士谢家麟教...