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相似文献
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1.
研究了一种新型相干衍射辐射(CDR)太赫兹源,该太赫兹源基于中国工程物理研究院自由电子激光相干强太赫兹源(FEL-THz)的加速器电子束束流,具有MHz量级重复频率。理论分析、数值计算和PIC模拟证明了此太赫兹源时间长度可达到ps量级,中心频率在100~400 GHz可调,截止频率位于1~2 THz,脉冲峰值功率可达10 kW量级,平均功率可达到W量级,并且功率随束流流强成平方正比关系。  相似文献   

2.
柴路  牛跃  栗岩锋  胡明列  王清月 《物理学报》2016,65(7):70702-070702
太赫兹技术在最近30年来得到快速发展, 并在医学、生物、农业、材料、安检、通信、天文等领域得到广泛应用. 从太赫兹源的频谱特性可以分为窄带(单频)太赫兹源和宽带太赫兹源. 从频谱技术方面来说, 相干的宽带和窄带太赫兹谱是一种互补性关系, 具有各自的技术特点和应用范围. 宽带太赫兹谱可以用于快速获取较宽频谱范围的分子振转谱, 实现混合特征谱的快速检测或成像. 窄带太赫兹源具有很好的光谱灵敏度和分辨率, 适用于太赫兹抽运-探测、分子振转能级谱精细结构分辨 以及太赫兹远程探测和成像. 因此研制具有可调谐的高峰值功率的窄带太赫兹源是适用于探测和识别分子振转能级指纹谱的应用需求, 而差频技术是获得高功率和宽调谐窄带太赫兹源最重要的技术之一. 为了突出该技术的最新进展, 本综述引证论文仅仅限于近5 年来基于差频技术产生太赫兹波的研究进展, 分为光学激光差频源和量子级联激光器差频源两大部分. 对于光学激光差频源, 分别对目前文献报道的各种双波长差频源和太赫兹产生用的非线性晶体进行分类介绍, 并给出所采用的技术和实验结果; 对于量子级联激光器差频源, 分别介绍了量子级联激光器中的差频产生技术和波长调谐技术的最新进展. 量子级联激光器差频太赫兹源是目前实现量子级联激光器在太赫兹波段室温运转的惟一技术, 是实现小型化、窄带宽调谐和室温运转太赫兹源的新发展领域, 值得关注.  相似文献   

3.
强太赫兹源是太赫兹科学技术发展的关键,其中大能量强场太赫兹脉冲源在超快物态调控、新型电子加速器等领域具有重要的应用前景.超快超强激光与等离子体相互作用是近年来发展起来的一种新型的强场太赫兹辐射产生途径.本文报道了利用超强飞秒激光脉冲与金属薄膜靶作用产生太赫兹辐射的实验结果,研究了激光能量和离焦量对靶后太赫兹辐射能量的影响,并通过监测激光背向散射光谱,定性揭示了其变化规律与不同光强下的电子加热机制的相关性.实验表征了太赫兹辐射的频谱、偏振及聚焦光斑情况.测量结果表明,实验产生了脉冲能量达458μJ、聚焦场强高达GV/m量级的超宽带太赫兹辐射,为开展极端太赫兹脉冲与物质相互作用研究提供了一种新的强场太赫兹光源.  相似文献   

4.
利用康普顿散射实现太赫兹皮秒脉冲的分析   总被引:1,自引:0,他引:1       下载免费PDF全文
 研究了利用微波与电子束团的康普顿散射实现太赫兹的方法、光子产额和辐射功率。推导出了单个电子产生的太赫兹的光子产额和辐射功率表达式,也推导出了电子束团产生的太赫兹的光子总产额和辐射总功率表达式。结果发现:利用微波与电子束团发生康普顿垂直散射,可以产生太赫兹皮秒脉冲;单个电子产生的太赫兹光子产额与微波功率、微波波长成正比,与微波束截面积成反比;单个电子产生的太赫兹辐射功率与微波功率、电子Lorentz因子的平方成正比,与微波束截面积成反比;电子束团产生的太赫兹光子总产额与微波功率的平方、微波波长的平方成正比,与微波束截面积的平方成反比;电子束团产生的太赫兹辐射总功率与微波功率的平方、微波波长以及电子Lorentz因子的平方成正比,与微波束截面积的平方成反比。  相似文献   

5.
太赫兹光谱分析和检测技术在材料特性研究、医学诊断、环境监控等方面具有广阔的应用前景。目前高性能太赫兹源的缺乏是太赫兹光谱检测和成像技术发展缓慢的制约因素之一。因此,强场宽带太赫兹源的开发一直是太赫兹领域的研究重点。综述超快飞秒激光脉冲驱动下强场太赫兹波辐射的研究进展,详述激光激励金属纳米薄膜、气体和液体中等离子体辐射宽频强场太赫兹波的现象和物理机制,并比较了各种强场太赫兹产生方法的特点和优缺点,最后讨论基于超快激光激发物质产生太赫兹波的发展前景及所面临的挑战。  相似文献   

6.
祁春超  欧阳征标 《物理学报》2011,60(9):90704-090704
最近几年,紧凑型、便携式、低廉、可调谐的太赫兹波源由于具有广泛的应用前景因而成为太赫兹领域的研究焦点.波长为600—2000 nm范围的近红外光源由于具有体积紧凑、价格低廉、频率可调谐和工作稳定的特点,所以频繁被选为太赫兹波产生的抽运源.本文着重从双波长可调谐抽运源、内腔光参量振荡器太赫兹发生器两个方面进行了较系统的阐述.分析表明,近红外相对中红外双波长抽运光源由于具有更紧凑的结构而成为研究热点;差频和非线性级联过程由于具有调谐范围宽的特点而成为产生太赫兹辐射的重要手段. 关键词: 太赫兹辐射 近红外波段 调谐宽度 非线性级联过程  相似文献   

7.
中国工程物理研究院太赫兹自由电子激光装置(CAEP THz FEL, CTFEL)是国内唯一运行的基于超导加速器的高平均功率自由电子激光太赫兹源,具有频率连续在线可调(0.1~4.2 THz)、高峰值功率(>0.5 MW)、高平均功率(>10 W)、高重频(54.17 MHz)、短脉冲(~ps)、窄线宽(~2%)、全相干和线性偏振等特点。自2017年出光以来,已稳定运行了四年多,并开展了诸多应用实验研究。为进一步满足用户需求,CTFEL计划升级为一台红外太赫兹自由电子激光装置,电子束能量提升至最大50 MeV,频谱范围拓展至0.1~125 THz,同时,建设材料光谱和生物医学两个实验站。  相似文献   

8.
树华 《物理》2012,41(9):614
美国科学家发明了一种新的可调太赫兹(THz,1THz=10^12Hz)辐射源,其功率是以前的太赫兹辐射源10,000倍.与大多数其他产生太赫兹辐射的系统不同,该新的可调辐射源采用商用集成电路中所使用的CMOS(互补金属氧化物半导体)技术.研究人员希望他们的新技术可以使太赫兹辐射得到更广泛的应用.  相似文献   

9.
采用频率差在太赫兹范围的双波长激光器进行泵浦,利用光纤的四波混频效应,得到结构紧凑、频率可调的窄带太赫兹波源。为减小光纤材料对太赫兹波的吸收,采用了表面发射机制。从耦合波理论出发,详细分析了保偏光纤中的四波混频过程,得到了太赫兹波输出功率的解析表达式,并讨论了实现相位匹配的条件。结果表明,太赫兹波功率与泵浦光功率和光纤长度成正比,与太赫兹波长的3次方成反比。当泵浦光峰值功率为1 kW,在6 THz处得到的太赫兹波峰值功率达350 mW,功率转换效率约为0.01%。通过合理设置泵浦波长,可以实现太赫兹辐射在3~8 THz范围内连续调谐。该方案提供了一种新型的高功率、紧凑型的窄带太赫兹辐射源。  相似文献   

10.
梁文龙  王亦曼  刘伟  李洪义  王金淑 《物理学报》2014,63(5):57901-057901
太赫兹波辐射源是太赫兹(THz)波技术的关键.真空电子太赫兹器件在高频、大功率太赫兹源发展中较其他技术有明显的优势,微米尺度高电流密度微型电子束源则是研制真空电子太赫兹器件的核心之一.本文在研制低温、大电流纳米粒子氧化钪掺杂含钪扩散阴极(nanosized-scandia doped dispenser cathode)的基础上,采用发射抑制膜沉积与聚焦离子束(FIB)刻蚀技术,研制无需压缩直接提供高电流密度的微型电子束的电子源.所研究的电子束源直径400μm,在工作温度950fiC,提供空间电荷限制电流密度50 A/cm2时,已稳定工作1000 h以上,并且层流性良好.本文阐述了阴极制备工艺、电子发射特性、微米尺度电子束源的获得和特性,介绍了发射抑制膜的结构和抑制特性的评估.并探讨了镀膜和刻蚀对发射的影响机理.这一电子束源在常规毫米尺度电子源的基础上产生微米尺度的微区高电流密度的电子束,为真空电子太赫兹辐射源的研制提供了新的途径.  相似文献   

11.
We report the generation of tunable, narrow-band, few-cycle and multicycle coherent terahertz (THz) pulses from a temporally modulated relativistic electron beam. We demonstrate that the frequency of the THz radiation and the number of the oscillation cycles of the THz electric field can be tuned by changing the modulation period of the electron beam through a temporally shaped photocathode drive laser. The central frequency of the THz spectrum is tunable from ~0.26 to 2.6 THz with a bandwidth of ~0.16 THz.  相似文献   

12.
We present a new method to generate steady and tunable, coherent, broadband terahertz radiation from a relativistic electron beam modulated by a femtosecond laser. We have demonstrated this in the electron storage ring at the Advanced Light Source. Interaction of an electron beam with a femtosecond laser pulse copropagating through a wiggler modulates the electron energies within a short slice of the electron bunch with about the same duration of the laser pulse. The bunch develops a longitudinal density perturbation due to the dispersion of electron trajectories, and the resulting hole emits short pulses of temporally and spatially coherent terahertz pulses synchronized to the laser. We present measurements of the intensity and spectra of these pulses. This technique allows tremendous flexibility in shaping the terahertz pulse by appropriate modulation of the laser pulse.  相似文献   

13.
Energetic electron beams accelerated in a laser-produced plasma wakefield cavity can generate collimated beams of X-ray radiation. The oscillation of the electrons in the plasma cavity produces synchrotron-like emission, called betatron radiation. On the basis of state of the art experiments, we discuss the potentiality of this source in terms of spectral brigthness and flux. These characteristics are compared to existing and planned X-ray sources in both laser and accelerator communities.  相似文献   

14.
朱卫卫  张秋菊  张延惠  焦扬 《物理学报》2015,64(12):124104-124104
采用单电子模型和经典辐射理论分别对低能和高能电子在线偏振激光驻波场中的运动和辐射过程进行了研究. 结果表明: 垂直于激光电场方向入射的低速电子在激光驻波场中随着光强的增大, 逐渐从一维近周期运动演变为二维折叠运动, 并产生强的微米量级波长的太赫兹辐射; 高能电子垂直或者平行于激光电场方向入射到激光驻波场中, 都会产生波长在几个纳米的高频辐射; 低能电子与激光驻波场作用中, 激光强度影响着电子的运动形式、辐射频率以及辐射强度; 高能电子入射时, 激光强度影响了电子高频辐射的强度, 电子初始能量影响着辐射的频率; 电子能量越高, 产生的辐射频率越大. 研究表明可以由激光加速电子的方式得到不同能量的电子束, 并利用电子束在激光驻波场的辐射使之成为太赫兹和X射线波段的小型辐射源. 研究结果可以为实验研究和利用激光驻波场中的电子辐射提供依据.  相似文献   

15.
16.
Laser Compton scattering(LCS) can generate X-rays or y-rays with high brightness and easy controlled polarization by applying high-peak-power laser pulses to relativistic electron bunches.One of the most promising approaches to short pulsed X-ray sources is the laser synchrotron source.It is based on LCS between picoseconds relativistic electron bunches and picoseconds laser pulses.A project of Shanghai laser electron gamma source with LCS method has been proposed on Shanghai synchrotron radiation facility.Before that,a prototype has been developed in the beamline of the linear accelerator at the Shanghai Institute of Applied Physics,Chinese Academy of Sciences.The LCS experiment was carried out by using the 107 MeV,5 Hz,1 ns,0.1 nC electron bunches from the linear accelerator and the 18 ns,10 MW peak power,Nd:YAG laser pulses.In this communication,we describe the details and report the first results of this experiment.  相似文献   

17.
The features of Betatron x-ray emission produced in a laser-plasma accelerator are closely linked to the properties of the relativistic electrons which are at the origin of the radiation. While in interaction regimes explored previously the source was by nature unstable, following the fluctuations of the electron beam, we demonstrate in this Letter the possibility to generate x-ray Betatron radiation with controlled and reproducible features, allowing fine studies of its properties. To do so, Betatron radiation is produced using monoenergetic electrons with tunable energies from a laser-plasma accelerator with colliding pulse injection [J. Faure et al., Nature (London) 444, 737 (2006)]. The presented study provides evidence of the correlations between electrons and x-rays, and the obtained results open significant perspectives toward the production of a stable and controlled femtosecond Betatron x-ray source in the keV range.  相似文献   

18.
Tunable and compact high power terahertz (THz) radiation based on coherent radiation (CR) of the picosecond relativistic electron bunch train is under development at the Tsinghua accelerator lab. Coherent synchronization radiation (CSR) and coherent transition radiation (CTR) are researched based on an S-band compact electron linac, a bending magnet or a thin foil. The bunch train’s form factors, which are the key factor of THz radiation, are analyzed by the PARMELA simulation. The effects of electron bunch trains under different conditions, such as the bunch number, bunch charges, micro-pulses inter-distance, and accelerating gradient of the gun are investigated separately in this paper. The optimal radiated THz power and spectra should take these factors as a whole into account.  相似文献   

19.
Transition radiation appearing when a charged particle crosses the interface between two media with different dielectric constants, e.g., a metal–vacuum interface, has been well studied in a wide spectral range. However, primarily, radiation from smooth interfaces has been studied. Transition radiation from conducting gratings (grating transition radiation) is experimentally studied and theoretically analyzed in this work. In this case, it is possible to obtain monochromatic radiation with a tunable frequency depending on the rotation angle of the grating with respect to the electron momentum. Coherent grating transition radiation can be efficiently used as a source of terahertz radiation based on the use of a compact electron accelerator with an energy below 10 MeV and a bunch duration of ≤1 ps.  相似文献   

20.
The possibility of creating high-power tunable planar terahertz free-electron lasers based on modified Bragg structures with the coupling of paraxial and transverse (with respect to the velocity of particles) wave fluxes has been demonstrated. In addition to the compatibility with the transport channels of intense electron beams, the advantage of the proposed structures is the spatial coherence of radiation at a large oversize factor of the interaction region in two transverse coordinates.  相似文献   

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