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相似文献
 共查询到20条相似文献,搜索用时 187 毫秒
1.
自由电子激光器(FEL)是一种将相对论性电子的动能变换成电磁辐射的装置。电子束和电磁波沿摇摆器在同一直线上传输,摇摆器使电子产生横向的速度分量,实现电子和辐射场之间的能量交换。从电子束抽取的动能转换成电磁辐射,辐射的波长决定于电子束的能量和摇摆器参数。FEL具有波长连续可调、可获得高功率和光束品质好等优点,在军事上和基础科学研究中有很好的应用前景,美国、日本以及一些欧洲国家对自由电子激光的研究极为重视,并得到了很好的成果。2004年7月美国的JLAB实验室获得了10kW的自由电子激光,使人们对自由电子激光在激光武器中的定位进行了重新思考,从而掀起了又一轮世界范围内的自由电子激光研究热潮。  相似文献   

2.
杨中海  彭良福  刘盛纲 《物理学报》1995,44(7):1064-1072
建立了改型wiggler自由电子激光的非线性理论,导出了自洽非线性方程组.用计算机模拟方法对改型wiggler高次谐波自由电子激光进行了分析,得到了电子在与光场相互作用,从线性调制到非线性饱和演化过程中的相空间群聚图、高次谐波的增益、抽取效率以及电子束能谱图,同时,还研究了电子束能散度对高次谐波的增益和效率的影响等.模拟结果证实了改型wiggler自由电子激光是实现短波长相干光辐射的重要途径之一. 关键词:  相似文献   

3.
考虑电子束横向发射度和电子β振荡,将2005年国际上提出的单通过高增益自由电子激光饱和状态分析的统计物理方法发展到三维情形。首先建立一种描述电子三维运动的归一化简化模型,推导了一维光场下包含电子横向运动的Vlasov方程。在螺旋型波荡器情形下通过引入横向运动守恒量发展了三维统计物理分析方法,并编写了相应计算程序,计算自由电子激光达到饱和时系统的光强增益、聚束因子。作为对比验证,编写包含N个电子自由电子激光系统的三维直接数值模拟程序,结果表明数值模拟和统计计算结果相一致。对比文献中一维模拟和一维统计理论计算结果,所得结果反映了电子束横向发射度以及电子在波荡器中的横向β振荡对饱和点参数的影响。  相似文献   

4.
研究了自由电子激光实验观察到的由稳定波长反馈引起的新的振荡现象.数值模拟结果证实了实验中观测到的激光功率和电子束能量的周期性调制振荡,调制频率和调制深度与实验值符合较好.分析表明这种类极限环振荡主要起因于超辐射引起的频率蠕变.  相似文献   

5.
波导自由电子激光振荡器的三维数值模拟   总被引:4,自引:3,他引:1       下载免费PDF全文
 建立了带波导的自由电子激光振荡器方程组,能够描述光场衍射、孔耦合输出以及电子运动、腔镜倾斜等三维问题。采用整体数值(INEX)模拟方法,研究了中国工程物理研究院(CAEP)远红外自由电子激光装置的三维问题与横模结构。结果表明:激光器的横模品质好,孔耦合输出方式下仍然是基模为主,在腔功率中所占份额约87%。研究了电子束偏入射、斜入射、腔镜倾斜等不同轴(misalignment)因素对激光器的增益、功率、输出、横模结构等的影响,并给出了最大允许值。  相似文献   

6.
SASE自由电子激光起振问题及统计特性的数值模拟   总被引:2,自引:2,他引:0       下载免费PDF全文
 介绍一种自放大自发辐射自由电子激光(SASE FEL)的自发辐射和电子束噪声的数学描述,运用修正的一维非定态程序,对SASE FEL 起振问题及光场统计特性进行了数值模拟,分析了自发辐射谱的发展过程及一定频带宽度内光场随机特性的统计规律,数值模拟结果与理论结果符合较好。  相似文献   

7.
自由电子激光光导的数值模拟与分析   总被引:1,自引:0,他引:1  
从一维自由电子激光理论出发,唯象地考虑衍射效应,计算和分析了光导效应的特点和规律;针对曙光一号装置的自由电子激光参数,利用二维理论对光场剖面、填充因子、光场半径等进行了数值模拟;根据计算结果分析和讨论了影响光导的因素和实验条件。  相似文献   

8.
 自由电子激光中的非线性谐波辐射能达到较高的谐波功率,可以用来得到短波长辐射或者降低第4代先进光源对电子束团品质的严厉要求。基于3维自由电子激光软件,深入详细地研究了上海深紫外自由电子激光装置的非线性谐波辐射,并且提出了谐波辐射实验和测量建议。研究表明上海深紫外自由电子激光装置3次非线性谐波辐射的功率可以达到基波功率的2%水平。  相似文献   

9.
远红外自由电子激光器的整体数值模拟   总被引:1,自引:1,他引:0       下载免费PDF全文
 基于中物院远红外自由电子激光装置,采用一种注重横向问题的整体数值模拟方法进行了计算。并将结果与随机抽样的计算结果作了比较,发现两者差异较大,自由电子激光的性能强烈地依赖于电子束性质。采用这种整体数值模拟方法对于较准确地计算和预计自由电子激光器诸光学参量是必要的。  相似文献   

10.
自由电子激光的预群聚   总被引:1,自引:0,他引:1  
研究了自由电子激光预群聚产生的辐射,表明预群聚不仅可以提高效率而且使低增益得到增强,从而在理论上解释了由射频直线加速器驱动的自由电子激光预群聚器(prebuncher)的作用。同时还指出,预群聚有在不增加电子束能量情况下缩短激光波长和降低对电子束质量要求等作用。  相似文献   

11.
 微脉冲中电子束能量、电流的跳跃会影响电子束的质量, 从而也影响激光的增益。在CAEP FIR FEL 理论设计模型参数的基础上,利用一维定态程序对电子束能量跳跃对增益的影响进行了数值研究,并与非定态程序计算结果进行比较,给出可容许的能量跳跃范围。  相似文献   

12.
 采用FEL一维脉冲模型,针对中国原子能研究院的远红外FEL振荡器,模拟研究了加速器噪声对FEL的影响。对电子束微脉冲的时间晃动和能量波动所引起的光功率波动及光谱中心晃动进行了模拟计算,在计算中还分别考虑了噪声频率、振幅的大小产生的直接影响以及腔失谐的间接影响。  相似文献   

13.
Irregular phase-space orbits of the electrons are harmful to the electron-beam transport quality and hence deteriorate the performance of a free-electron laser (FEL). In previous literature, it was demonstrated that the irregularity of the electron phase-space orbits could be caused in several ways, such as varying the wiggler amplitude and inducing sidebands. Based on a Hamiltonian model with a set of self-consistent differential equations, it is shown in this paper that the electron- beam normalized plasma frequency functions not only couple the electron motion with the FEL wave, which results in the evolution of the FEL wave field and a possible power saturation at a large beam current, but also cause the irregularity of the electron phase-space orbits when the normalized plasma frequency has a sufficiently large value, even if the initial energy of the electron is equal to the synchronous energy or the FEL wave does not reach power saturation.  相似文献   

14.
借鉴自由电子激光(FEL)发展之初Madey对自由电子激光器中受激辐射引起的增益的讨论,通过在激光场中的量子电动力学(QED)的模型中引入激光电子系统初态态密度以及由不确定的系统初态到确定光子末态的跃迁速率,推导了激光电子正碰过程中受激辐射至单一电磁模式产生的最大可能增益。采用成功得到X射线或$\gamma $射线光子的三个激光电子Compton背散射实验的实验参数计算了激光电子散射过程中的最大可能增益,与第一台X射线自由电子激光(XFEL)中的最大可能增益作比较,进而对激光电子散射作为激光光源的可行性进行评估。计算结果表明,现有的能够得到X射线光子或$\gamma $射线光子的激光电子散射实验中的最大可能增益远低于第一台XFEL中的。本工作未能找到合适的激光电子参数以获得比第一台XFEL中更高的最大可能增益,但是在入射电磁波位于射频波段范围内找到了能够实现较高增益的参数组合。  相似文献   

15.
Power and spectral measurements are reported from the Columbia Raman free-electron laser (FEL) oscillator experiment. High-power radiation pulses (~12 MW, 100 ns) are generated at a wavelength of ~2.5 mm, using a 750-kV electron beam injected into a helical undulator. The undulator is made up of a 40-cm long constant-period (1.45 cm) section followed by an equal length of tapered undulator. The period is decreased by 7.6% in such a way that the on-axis field remains constant. It is reported that the taper allows an increase in total power efficiency from ~4 to ~12%. Most noteworthy is that the tapered undulator reduces the sideband radiation compared with a constant-period undulator FEL which is studied in the same configuration. The power was measured calorimetrically and compared with the results of a 1-D Raman code. The reduction of sideband power observed in the experiment was consistent with computational results obtained with a 2-D sideband code  相似文献   

16.
横向模谱方法的三维FEL振荡器的数值模拟   总被引:2,自引:0,他引:2  
用新的3-DHGFEL程序分别计算分析了无限长、有限长和短电子束微脉冲产生的自由电子激光的特性。在前两种情况下得到的结果与原有的3-DOSIFEL程序计算得到的结果符合较好,而3-DHGFEL程序所用机时可大大缩短。在后一种情况下初步计算分析了北京自由电子激光器的光场演化特性。  相似文献   

17.
In order to meet the requirements of the synchrotron radiation users, a fully coherent VUV free electron laser (FEL) has been preliminarily designed. One important goal of this design is that the radiation wavelength can be easily tuned in a broad range (70—170 nm). In the light of the users' demand and our actual conditions, the self-seeding scheme is adopted for this proposal. Firstly, we attempted to fix the electron energy and only changed the undulator gap to vary the radiation wavelength; however, our analysis implies that this is difficult because of the great difference of the power gain length and FEL efficiency at different wavelengths. Therefore, we have considered dividing the wavelength range into three subareas. In each subarea, a constant electron energy is used and the wavelength tuning is realized only by adjusting the undulator gap. The simulation results show that this scheme has an acceptable performance.  相似文献   

18.
结合曙光一号自由电子激光器的实际条件,在WAGF EL程序的基础上考虑了光脉冲和电子脉冲因速度不同而引起的滑移,使处在有质动力势阱中的电子因同步振荡位相的不同而发生耦合,使激光强度的调制出现边带不稳定增长而导致光束质量变坏。程序的考察通过利弗莫尔实验室 GINGER程序的结果进行,以确保计算结果的可靠。在此基础上对曙光一号自由电子激光器的边带进行了计算。  相似文献   

19.
This paper contains studies of the operation of a one-dimensional storage ring free-electron laser (FEL) using a Monte Carlo technique to generate the electron energy fluctuations produced by the FEL. The energy and phase equations of motion have been numerically integrated to calculate equilibrium values of: a) electron energy spread, b) electron phase spread (e.g. electron bunch length), and c) efficiency of conversion of electron energy into laser radiation. The operation of the storage ring free-electron laser was studied for five different FEL magnet designs. It is found that a “one-dimensional” storage ring free-electron laser can operate on a steady-state basis only with reduced overall efficiency due to the inability of the system to damp effectively the electron energy fluctuations produced by the FEL. Results of operation of a SRFEL in a pulsed mode are also presented. Work supported by U.S. Army BMD-ATC, under contract number DASG 60-77-C-0083.  相似文献   

20.
In this paper, the mechanism of free electron laser with a guide magnetic field is investigated by analyzing spontaneous radiation spectrum of electrons. The physical relation between spontaneous radiation and stimulated radiation in FEL with a guide magnetic field is studied. It is found that this relation in FEL is similar to that in quantum lasers. The spontaneous radiation spectrum is discrete. The frequency of stimulated radiation in FEL is oneselected and amplified in the radiation spectrum.  相似文献   

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