孔耦合自由电子激光振荡器光场横向结构特性

孔耦合输出对自由电子激光(FEL)振荡器腔内光场的横向结构有很大的影响, 在输出镜上横模之间发生很复杂的耦合转换。基于中物院远红外自由电子激光振荡器, 研究了 孔输出波导 FEL的数值模拟, 对孔耦合及其引起的腔内光场的变化给以特别的注意, 依据数 值结果, 分析了孔耦合FEL光场横向结构的特性。     

孔耦合自由电子激光振荡器的数值模拟方法

针对孔耦合波导自由电子激光振荡器腔内光场横向特性,应用有限元法于慢变光场方程,并对输出腔镜上孔耦合过程加以较准确的描述,而后通过对数值结果的分析比较,说明这一模拟方法较好地描述了孔耦合引起的腔内光场横向结构的变化发展特性,改善了模拟结果。     

球面腔镜对孔耦合波导自由电子激光振荡器的影响

平面波导约束的自由电子激光振荡器两端的腔镜由柱面镜改换为球面镜.利用分析估计和数值模拟方法说明对所考虑的模型问题,这一腔镜改变所带来的影响甚小.     

多电子束契伦柯夫自由电子激光振荡器

我们对多电子束契伦柯夫自由电子激光进行了首次实验研究。280A,500kV的电子束被引入一多介质矩形谐振腔,在频率为33.4GHz处产生了1.7MW的契伦柯夫相干受激辐射。互作用效率为1.2％。     

自由电子激光振荡器的二维数值模拟

在柱二维坐标系中,用数值计算方法求解了摇摆器内电子模拟方程组、光场方程组和无源区(不含摇摆器区)经非自适应方法变换后的无源旁轴波动方程并设计了相应的程序R_2D。用该程序计算的数值结果表明,在有源条件下二维数值模拟结果与高斯光束近似下的数值模拟结果符合较好;取完全相同的计算条件R-2D程序与洛斯阿拉莫斯实验室(LANL)的FELEX程序的计算结果符合较好;初步认为LANL实验数据的物理图象合理,数值结果基本可信;最后给出北京自由电子激光器(BFEL)的一些物理数据。     

波导自由电子激光振荡器的三维数值模拟

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。     

波导自由电子激光振荡器的三维数值模拟

 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。     

自由电子激光振荡器的三维数值模拟

仔细地考查了与三维自由电子激光振荡器物理方程组相应的３－Ⅰ程序的可靠性。在此基础上使用该程序计算、分析了在电子束与光束同轴条件下，当电子束参数如能散度、发射度、束流等参量改变时三维自由电子激光的一些基本规律。     

横模谱方法与孔耦合FEL振荡器数值模拟

 横模谱方法广泛应用于自由电子激光振荡器数值模拟。以孔耦合波导FEL振荡器的模型问题为例,通过对数值结果的分析和比较,说明横模谱方法的应用效果取决于诸多物理因素,在孔耦合情形下,主要取决于孔耦合效应及其引起的腔内光场横模结构的发展变化。     

横模谱方法与孔耦合FEL振荡器数值模拟

横模谱方法广泛应用于自由电子激光振荡器数值模拟。以孔耦合波导FEL振荡器的模型问题为例,通过对数值结果的分析和比较,说明横模谱方法的应用效果取决于诸多物理因素,在孔耦合情形下,主要取决于孔耦合效应及其引起的腔内光场横模结构的发展变化。     

波导FEL振荡器的孔耦合输出特性

波长５００μｍ的远红外自由电子激光振荡器，是由平面被导和两个对称金属柱面镜组成的半封闭光腔．由于反射镜具有反射率，在下游镜的轴上开一个半径为Ｒｈ的圆孔来输出功率．孔耦合输出是一种简单、有效的输出方式，并可以广谱输出．缺点是抽取率随波长变化，计算很复杂．本文给出了用三维程序数值模拟结果．给出了腔内功率，输出功率，抽取率及腔镜边缘的衍射损失随小孔半径的变化．结果表明，选取适当的孔径，既可以有效地输出功率，又能保持较高的腔内功率和较纯净的腔模．     

横向模谱方法的三维FEL振荡器的数值模拟

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。     

激光谐振腔自再现模的波型特征

本文用光传输矩阵理论给出分析激光光腔模式波型特性统一处理方法.导出激光谐振腔自再现模的波型函数.讨论了在各类激光谐振腔中激光束的波型特征.     

F－P有源微片激光腔横模场分析

分析在纵向泵浦微片激光器中Fox-Li迭代法适用条件,通过数值计算,得出在不同泵浦参数下平平F-P有源腔微片激光器的横模结构。     

F－P有源微片激光腔横模场分析

分析在纵向泵浦微片激光器中Ｆｏｘ－Ｌｉ迭代法适用条件，通过数值计算，得出在不同泵浦参数下平平Ｆ－Ｐ有源腔微片激光器的横模结构。     

平面横电磁波模的初值问题

经典理论所描述的电场和磁场处处同相的平面电磁波模并不存在.Maxwell方程组的解依赖于 电磁场的初始值或边界条件,根据不同的初始条件解得的平面电磁波模是不同的.结果表明 ,平面电磁波是横波,在不同的位置,由变化的电场激发的磁场或由变化的磁场激发的电场 振幅不同,电场与磁场的相位差也不同. 关键词： Maxwell方程组 最优微分方程 初始条件 平面电磁波     

环流器等离子体撕裂模稳定电流剖面

用分区拼接和局部平台化方法,得到m≠1撕裂模稳定的等离子体电流剖面,拟合了HL-1装置低q实验的电流剖面。