高平均功率FEL的标度律

 讨论了设计高平均功率康普顿型自由电子激光（FEL）装置的基本思路与相关的标度律。强调了除电子束平均流强外，能量抽取率是装置实现高平均功率的决定性因素。这个量的标度律基本上由摇摆器参数（周期数）单独确定，与摇摆器周期长度和强度无关，与激光波长无关。指出如无能量回收系统，按目前光阴极电子枪+超导射频加速结构装置可预期的电子束团100 pC/bunch，平均电流为mA情况下，15MeV电子束能给出的激光平均输出功率为百瓦量级。     

自由电子激光振荡器中电子束能量跳跃对增益的影响

 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。     

100微米自由电子激光研究进展

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。     

FTIR法研究自由电子激光作用下邻氨基苯甲酸类分子的结构变化

自由电子激光（FEL）可以输出中红外激光（波长6-16μm，波数1660-630cm^-1），由于FEL提供的能量与分子的振动能级相当，所以可用于探讨与物质相互作用时的能量转换机理；其次FEL的波长在一定范围内能够连续调节，可以用来研究化学键的变化，即FEL诱导的分子结构变化，基于红外和拉曼光谱是分子结构变化的灵敏探针，我们比较了FEL照射前后苯甲酸及邻氨基苯甲酸的FTIR变化，发现N-H和C=O的伸缩振动峰经FEL照射后发生了位移，表明FEL诱导有机分子引发COOH和NH2之间氢键的重排，初步认为这是由于分子中存在稳态和亚稳态结构，进一步的解释将涉及到多光子传递以及非线性光学。     

激光-电子康普顿散射物理特性研究

对激光-电子康普顿散射物理特性即能量特性和微分截面角分布进行了仔细的研究.计算结果显示出光子能量和微分截面角分布的简单结构.康普顿散射X射线光源具有散射光子的能量易调节、方向性好等特点.在入射电子束能量很高时,X射线近乎单向出射.光源色散度较大,但实验上可以获得色散（带宽）小的X射线.对于各种波长的激光,在很宽的电子束能量范围（1 MeV—10 GeV）内,散射X射线光子的总截面和前向发射圆锥内（半圆锥角1/γ,其中γ=E/m₀ 关键词： 康普顿散射 能量特性 微分截面 角分布     

超强圆偏振激光直接加速产生超高能量电子束

研究表明, 峰值强度为10²²–10²⁵ W/cm²量级的圆偏振激光脉冲的有质动力场可以直接加速并产生GeV–TeV的单能电子束, 其中被加速电子的能量与激光脉冲的峰值强度成线性定标关系. 为了获得更高能量的电子束, 通过对一维解析模型的分析得到: 如果电子束在激光传播的方向上具一个初始能量E₀, 那么这种线性的定标关系可以被打破, 被加速电子束最终的能量可以被放大E₀倍. 这是由于具有一定初始能量的电子束不容易被激光脉冲抛在后面, 进而获得更高的加速距离. 二维粒子模拟结果显示: 当电子束的初始能量E₀为MeV量级时这个方法是有效的, 而当E₀过大时这个方法失效. 这是因为当电子的加速距离远大于激光脉冲的瑞利长度时, 激光强度的衰减使得电子束的加速错过了最佳加速场.     

20MW速调管调制器研制

3～8gm自由电子激光（FEL）实验系统主要由光阴极注入器、RF驻波加速腔、磁脉冲压缩、永磁摇摆器、光纤谐振腔和单一微波源系统组成。主要工作过程是：由光阴极产生微脉冲电流为30-50A的电子束团进入RF驻波加速腔加速到30MeV，再经磁脉冲压缩，得到更高微脉冲电流的电子束团，然后该束团进入摇摆器和光学谐振腔得到FEL增益放大。     

FEL振荡器的一维模拟计算

利用基于自由电子激光经典理论的一维模型的两个程序(MFEL1和FEL0),数值模拟了1.06μm自由电子激光振荡器的各物理参数的演化。MFEL1是考虑了Slippage效应的短脉冲多模计算程序,FEL0是没考虑Slippage效应的长脉冲单模计算程序。前者更能反映实际情况,后者能更细致地模拟光场与电子束在一次放大过程中的演化。计算表明,在短脉冲情况下,激光强度、品质、增益和能量抽取效率强烈依赖于电子束流强度,对一定范围的能散变化却不敏感;但在长脉冲情况下,上述物理量对能散在同样范围内的变化较为敏感。光强度的增益谱清楚地再现了小信号放大的Madey定理。在信号接近饱和时,增益谱的非零部分出现在远离共振频率的区域,这正是FEL中的边带不稳定性。     

超强飞秒激光尾波场加速产生58MeV准单能电子束实验

超短超强激光与等离子体相互作用产生的激光尾波场可以在毫米尺度上加速产生高能量的准单能电子束.在SILEX-Ⅰ激光装置上进行的激光尾波场加速实验中,利用超强飞秒激光与超声速锥形喷嘴产生的2.7mm直径氦气气体柱相互作用,获得了能散为15.5%、发散角为15mrad、能量为58MeV的准单能电子束.在70TW激光照射下获得的电子束总电量达到15.4nC.介绍了实验条件、方法和主要实验结果.     

自由电子激光辐射频谱测量

文章描述了在环形电子束和实心电子束自由电子激光(FEL)研究中,测量辐射频谱使用的两种方法——波导色散线和带通滤波器谱仪。介绍了测量系统的组成和特点,给出了测量结果:环形束FEL试验。辐射频率在27—38GHz内可调:实心束FEL试验,辐射频谱带宽～1.2GHz。     

合肥光源慢加速过程中高频系统的调节

 合肥光源是一台专用同步辐射光源，它在低能注入积累束流，然后同步地把束流加速到高能并在储存环中稳定运行。在加速过程中，粒子的同步辐射能量损失迅速增加，束流负载效应发生变化，需要相应地调节高频系统参数保持束流稳定。讨论了合肥光源加速过程中高频系统可能的两种高频系统调节方式以及高能情况下高频系统的最佳运行状态。     

外腔式He-Ne激光器的调整方法

本文提出了一套外腔式He-Ne激光器的调整方法,研究了腔长变化对纵模的影响,进而发展出一种可以有效提高谱线单色性的技术.     

三束同步混合注入装置的研制,调试与初步应用

本文扼要地介绍了三束同步混合注入装置,给出离子束源、原子束源和电子束源的设计和调试结果,还给出三束动态混合调试结果及初步开展的动态混合离子注入工艺开发与应用情况。三束同步处理和电子束的活化作用是该装置的主要特点。     

四程放大自动准直系统数学模型研究

针对高功率激光装置四程放大系统的特点,利用矩阵光学原理,建立了四程放大准直系统的数学模型;基于此模型,设计了四程放大系统的准直调整方案;得出了近、远场偏移量与调整量关系的解析解. 关键词： 激光技术 光束准直 四程放大     

A Theory of the Self-Consistent and Space-Charge Effect in Hybrid-Magnicon Amplifier

A novel axially modulated, annular electron beam cusp-injected, slowly varied section opened cavity, hybrid-magnicon amplifier had been proposed I once. The hybrid-magnicon has wavelength up to millimeter wave bend. The while its non-self-consistent non-space-charge nonlinear numerical calculation method was discussed. But due to bunch effect is changing uniform distribution state of the annular electron beam in the driver cavity, and then dynamic force balances of the beam is changing. Therefore, besides the interaction force between electron beam and the rotating TM_n10 mode electromagnetic field also must consider the electromagnetic force of current density and the action force between the space-charges and the action force of the charge density grade, et al. effect. For some problems of theory, this report try discuss from Maxwell Equations.     

The dynamic analysis of a cracked Timoshenko beam by the spectral element method

The aim of this paper is to introduce a new finite spectral element of a cracked Timoshenko beam for modal and elastic wave propagation analysis. The proposed approach deals with the spectral element method. This method is suitable for analyzing wave propagation problems as well as for calculating modal parameters of the structure. In the paper, the results of the change in modal parameters due to crack appearance are presented. The influence of the crack parameters, especially of the changing location of the crack, on the wave propagation is examined. Responses obtained at different points of the beam are presented. Proper analysis of these responses allows one to indicate the crack location in a very precise way. This fact is very promising for the future work in the damage detection field.     

Real-time adjustment of optical transmitter by laser beam parameter measurement based on two linear array CCD scanning imaging

In this paper, we present a real-time measurement and adjustment method, based on scanning imaging, for optical transmitter which emits 90° × 2° linear laser beam. This novel optical arrangement consists of an area array CCD and two linear array CCDs. According to the relationship between the positions, angles of transmitter optical components and the beam parameters of emergent laser, the system can help us to decide the real-time adjustment of optical transmitter by measuring the related beam parameters. In order to improve the measurement speed, avoid occlusion and ensure simultaneous measurement, the two linear array CCDs are placed at near field, far field and separated by a definite angle to acquire the beam intensity distribution through suitable nonlinear correction during the process of scanning. After a complete scanning, the beam parameters and the spot image are acquired by continuous measurement. The proof-of-principle experiments showed that the measurement results were in agreement with the analysis. The presented method was applied to direct fast adjustment for higher quality on the assembly of the optical transmitter. The presented procedure is highly advantageous for diverse laser beam emitted from the optical transmitter, such as elliptic, linear and so on.     

非对称光束干涉制备二维微纳光子结构研究

研究了基于不同偏振组合的非对称4束和5束光干涉制备二维微纳光子结构.通过改变光束的参数组合获得了枝节状、波形状等结构.在非对称光束干涉中,光束的构型和偏振改变了波矢差分布,从而改变晶格形貌和对比度.利用CHP-C感光胶开展了全息光刻实验制备,获得了与模拟一致的光子结构.该研究为制备新颖光子结构提供了有效途径,此类光子结构还可以为制备不同类型的金属点阵结构提供模板,对新型光子器件的制备和应用研究具有一定的促进作用.     

无偏压的串联光折变晶体回路中高斯光束传播特性调节

根据串联光折变晶体回路中独立空间孤子对理论,研究了明暗孤子对之间的相互依赖特性.假设一束暗孤子波和一束高斯光束分别入射到回路中两块晶体上,利用数值计算方法讨论了改变其中暗孤子光束的强度对高斯光束在另外一个晶体中传播特性的影响.结果表明,调节暗孤子的强度能够影响高斯光束的传播特性,可以决定高斯光束在晶体中是否能够演化为稳定传播的明孤子波 关键词： 非线性光学 光折变效应 光折变空间孤子对 高斯光束     

伪部分相干高斯-谢尔模型光束在湍流大气中传播的闪烁孔径平滑效应

采用光传播的数值模拟方法, 对伪部分相干高斯-谢尔模型光束大气传播过程进行数值模拟, 统计分析不同接收口径内的光强起伏特性,计算闪烁的孔径平滑因子, 讨论了表征伪部分相干光的调制相位屏的相对变化频率对闪烁指数的影响, 并将其与充分发展的部分相干高斯-谢尔模型光束及完全相干光的闪烁指数对比. 结果表明: 降低光源相干性可大幅度降低闪烁指数, 但同时其闪烁指数的孔径平滑效应减弱, 在相同接收孔径下, 伪部分相干光闪烁指数的孔径平滑效果要比完全相干光差; 增大调制相位屏的相对变化频率可在一定程度上降低闪烁指数, 随着其相对频率的增大, 伪部分相干光的闪烁指数与部分相干光的结果趋于一致. 关键词： 伪部分相干高斯-谢尔模型光束 湍流大气 孔径平滑闪烁指数 数值模拟