光学速调管的研究

用毫米波段的光学速调管结构改进自由电子激光器的增益和效率.编制计算机模拟的程序,用来设计光学速调管装置.对于采用小周期摆动磁场的特定情况,片状电子束电压300keV,电流17A,摆动磁场周期3.7mm,工作频率300GHz,光学速调管的增益和效率分别计算为27.9dB和0.5%.若电子束电压为450keV,电流为25A,磁场周期为1cm,工作频率为160GHz,计算结果增益和效率分别为32dB和2.7%.     

FEL光学速调管的升级性能分析

通过三维磁场的有限元计算,给出了自由电子激光（FEL）研究用光学速调管升级后的磁参数。国家同步辐射实验室合肥光源（HLS）电子储存环能量可以日常运行在200～800 MeV间,为了与电子储存环能量匹配,并在较高束电子能量下进行实验和得到较多的相干辐射光子,光学速调管从原来的对称结构升级成非对称结构,用于HLS储存环谐波产生FEL实验。给出了升级后非对称光学速调管的几组匹配磁参数,用于在HLS储存环注入能量和可以运行的最高能量下进行谐波FEL实验。初步计算表明,HLS 储存环电子束性能优越,能散很低,FEL实验用最高能散仅为2.05×10-4,相应FEL辐射的能散修正因子在0.96以上,可以忽略不计。     

光学速调管的自发辐射计算

 光学速调管自发辐射的结果是鉴定其性能的指标之一。根据合肥同步辐射环上采用的光学速调管和实测的磁场数据,计算了单能电子束和具有不同能散度电子束的自发辐射谱及相应的小信号增益谱,结果表明光学速调管的性能是好的。     

光学速调管结构喇曼自由电子激光器研究

本文提出光学速调管结构喇曼自由电子激光器总体实验设计。采用一维单粒子模型对光学速调管结构目由电子激光器增益和效率的提高进行了研究。 关键词：     

磁场逐渐增强的摇摆器

研究了用磁场增强摇摆器来提高自由电子激光器效率的机制．采用KMR方程，考虑空间电荷效应，模拟计算发现自由电子激光器的效率有了很大的提高，而且电子束能散度越大，对提高自由电子激光器效率越有帮助．因此采用磁场增强摇摆器能充分利用加速器的能量来莸得更高的自由电子激光器能量 关键词：     

100 MeV电子直线加速器的物理设计

 能量为100 MeV左右的高性能电子直线加速器是第三代同步辐射光源注入器和自由电子激光注入器的重要组成部分,采用热阴极栅控电子枪、聚束系统和4根SLAC型加速管作为加速器主体结构,一套45 MW的速调管调制器系统和波导系统作为微波功率源系统。设计中,使用了国际通用的模拟软件对加速器的动力学特性进行了数值模拟和参数优化,电子束能量达到100 MeV以上,能散小于1%,归一化发射度小于30 mm·mrad。     

改型摆动器光学速调管谐波自由电子激光器

提出了一种光学速调管自由电子激光器的新方案，并用Ｍａｄｅｙ定理这种新型的谐波自由电子激光器进行了分析和计算。结果表明，这种新型结构的自由电子激光器可以增大高次谐波的辐强度和增益，从而可望使自由电子激光工作在高次谐波上，提供短波长的光输出。     

大功率速调管自激振荡实验研究

利用北京自由电子激光装置中的微波系统,进行了大功率速调管自激振荡的实验研究.通过调节速调管在振荡模式工作时的反馈回路参数,对速调管自激振荡输出功率、频率和频率稳定性、建立时间等性能进行了测量,实验结果说明大功率速调管振荡工作模式可以满足作为电子直线加速器微波功率源的要求.     

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。     

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。     

BFEL激光能量的计算

 为进一步提高BFEL的小信号增益和确定激光能量等性能参数,用定态和非定态程序对BFEL激光的能量进行了计算和分析。计算结果表明:采取适当措施,将电子束的发射度由50 pmm·mrad降低到30 pmm·mrad,电子束宏脉冲宽度由5.0 ms增加到6.5 ms,激光传输效率由40%增加到80%,BFEL的小信号增益将由16%增大到28%,输出激光的能量也将提高近一个量级。     

曙光一号自由电子激光装置的设计研究

曙光一号自由电子激光装置(SG-1 FEL)是一台高功率毫米波段自由电子激光放大器,它由3.5MeV直线感应加速器、电子束调制系统、变参数摇摆器和微波种子源等部件组成。本文扼要叙述了SG-1 FEL的物理设计和主要技术参数,并重点分析了各主要部件的实验研究、计算模拟,以及物理设计和结构的特点。     

扭摆器中的微束团不稳定性

用理论和数值的方法, 首次研究了扭摆器中相干同步辐射效应诱发的微束团不稳定性. 这一不稳定性只存在于小能散的情况, 并当电子能量或峰值磁场取特定值时, 不稳定度达到最大值. 在BFEL的扭摆器中, 可能有轻微的不稳定性存在; 在CTF的扭摆器中, 则不会有不稳定性发生.     

北京自由电子激光器外注入实验系统设计研究

北京自由电子激光器(BFEL)是一台工作于中红外区Compton型FEL振荡器。本文结合BFEL装置,设计了一套完整的激光外注入光路,利用声光调QCO_2激光器产生的10.6μm激光做激励源注入到BFEL光腔中,以缩短振荡建立时间,提高BFEL输出能量,改善输出激光的相干性。模拟计算结果是:当BFEL光腔中的外注入光强为自发辐射强度的10~5倍时,可使饱和振荡建立时间缩短35％,输出能量提高2倍。     

Electro-optical sampling non-synchronous delay scanning measurement of electron beam bunch length at BFEL

The Electro-optical sampling delay scanning technique can be used for electron beam bunch length measurement.A novel non-synchronous delay scanning technique based on the electro-optical sampling measurements is presented.Based on Beijing Free Electron Laser(BFEL),the electron beam bunch length was measured with the electro-optical sampling technique for the first time in China.The result shows that the electron beam bunch length at BFEL is about 5.6±1.2 ps.     

热阴极微波电子枪预测式自适应前馈控制系统

 北京自由电子激光装置采用热阴极微波电子枪作为电子直线加速器的注入器,在较长脉冲工作条件下, 热阴极微波枪固有的反轰效应使束流强度随时间增加, 能量因束负载效应而降低, 导致束流能散度变差, 并在随后的加速过程中因注入束流的纵向发射度的扩大而进一步变坏, 最终降低自由电子激光的性能。实验表明, 采用带预测的自适应前馈控制克服束负载效应以及提高微波枪束流质量切实可行。     

北京自由电子激光装置的设计研究

北京自由电子激光装置(BFEL)是一台工作在中红外区的康普顿型FEL振荡器。由一台30MeV的射频电子直线加速器提供电子束。特点之一是用微波电子枪作为高亮度注入器。本文首先概述了BFEL的一般情形和物理参数.接着用解析公式和模拟的方法论证了电子束的设计目标和激光器的运转特征。最后阐述了BFEL各部分采取的技术路线的特点,内容包括微波枪、加速器和微波系统、调制器、输运系统、摇摆磁铁、光学腔、电子束诊断、准直、自发辐射和激光实验。     

辐照受损Wiggler的再充磁利用

报导了北京自由电子激光装置中所用永磁Wiggler的辐照受损情况及再充磁利用的研究,对于辐照受损后场强有近三分之一下降的Wiggler,对其磁块经再充磁、优化排列、重新组装,可恢复到原来的场强水平.初步实验表明,再充磁Wiggler在相同电子束流的辐射条件下应用时间比先前Wiggler多了一倍.最后,还分析了磁体辐射损伤的机制和改进办法.     

无引导磁场Raman自由电子激光实验的理论分析

本文分析Raman自由电子激光中常用的双绕螺旋线摇摆器的自聚焦过程和自聚焦能力,得出束流稳定传输的条件,并与无引导磁场Raman自由电子激光实验中测得的传输束流进行分析比较。文中还对在电子脉冲线加速器EPA-74上完成的无引导磁场自由电子激光实验的辐射输出进行分析。理论分析与实验结果相符合。 关键词：     

Analysis on X-Ray Laser Generation with EM-Wave Wiggler

The possibility of realizing SASE Free Election Laser in x-ray waveband with EM-wave wiggler is studied in this paper. SASE effect including saturation length, saturation power and nonlinear process is explored through a 3-D simulation code. A utilization of seed light from laser plasma x-ray is also analyzed, which demonstrates the feature of shortening the interaction length for saturation. The results show that sizeable output power of x-ray laser would be generated with a middle energy electron beam.