北京自由电子激光器的光学速调管结构

采用KMR方程,结合即将运转的北京自由电子激光器总体实验参数,对其光学速调管结构研究.详细分析计算输入功率、电子束能散度、色散磁场、漂移空间长度及位置、以及电子束流等参数对光学速调管增益的影响.基于北京自由电子激光器的振荡器结构,提出一组对电子束能散度要求适中的实用化光学速调管参数.并对其饱和功率、功率谱以及渐变摆动器进行分析.     

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。     

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%.     

喇曼自由电子激光器实验的数值模拟

本文采用基于单粒子理论的CAGFEL程序,对中国科学院上海光学精密机械研究所(简称上海光机所)喇曼自由电子激光器的近期实验结果进行了数值模拟,计算表明,当电子能量E_e=0.5MeV,能散度△γ/γ=6％和发射度ξ=0.06(π)rad·cm时,器件的峰值功率高达24MW,对应的辐射增长率为120dB/m,效率为6.1％。     

1.19米相互作用长度的喇曼自由电子激光器实验

利用新研制的1.3米双螺线波荡器以及与此相配合的引导场磁体,使自由电子激光相互作用长度从308mm可以最大增加到1190mm.总体实验证明,最大的激光辐射峰值功率达12MW电子转换效率是3.7%.     

用非对称光学速调管的相干谐波自由电子激光

使光学速调管第二段波动器的磁场参数与光场的高次谐波共振，与对称光学速调管情况相比，可使产生的相干谐波辐射强度提高。对三次谐波，强度提高为对称情况的２．６倍。     

喇曼自由电子激光器布拉格腔设计

本文介绍一种可用于喇曼自由电子激光器的布拉格腔实用化设计。如果激光器的互作用区漂移管波纹满足布拉格条件，则其分布反馈机理构成了类似于普通激光谐振腔的布拉格腔。该腔既可有效地选定中心频率，又可望提高准单模运转的喇曼自由电子激光器电子效率及其输出功率。     

储存环相干谐波自由电子激光器新光学速调管工作状态分析

合肥国家同步辐射实验室（NSRL）正在开展储存环相干谐波自由电子激光研究,为了在较高电子束能量下进行实验、且具有较高的相干辐射强度,光学速调管从原来的对称结构改造为非对称结构。分析了相干谐波实验中各参数之间的关系,及对相干谐波辐射的影响,并给出了两种工作状态下的最佳工作参数。     

储存环相干谐波自由电子激光器新光学速调管工作状态分析

 合肥国家同步辐射实验室（NSRL）正在开展储存环相干谐波自由电子激光研究，为了在较高电子束能量下进行实验、且具有较高的相干辐射强度，光学速调管从原来的对称结构改造为非对称结构。分析了相干谐波实验中各参数之间的关系，及对相干谐波辐射的影响，并给出了两种工作状态下的最佳工作参数。     

用于自由电子激光的光学速调管的设计与测试

 详述了用于合肥自由电子激光用的光学速调管的物理设计与测试,以及光学速调管实际运行结果与升级计划。测试结果表明,考虑三维效应的OPERA3D场有限元计算法比解析设计更精确,多周期波荡器中任意周期磁场峰值受该周期外其它周期波荡器磁体的影响小于10%。     

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：     

射频自由电子激光器中光脉冲演化的模拟研究

用一维脉冲程序研究了自由电子激光器中光脉冲的演化过程。除了给出运转参数外，着重研究了脉冲的形状、位置抖动、能散度、光腔的同步失配等对光脉冲演化的影响。指出在同样条件下利用后倾的电子脉冲能够提高光脉冲能量的饱和值近一倍。     

喇曼型无引导场自由电子激光实验

EPA-74脉冲线加速器二极管改用凹面聚焦阴极产生束流,从有栅网阳极孔引出后,通过磁透镜将束流注进长1.5m,周期长3.45cm的双绕螺旋摇摆器中,摇摆器磁场为1.25kGs时,进入摇摆器均匀区的束流为280A,传输到均匀区末端束流130A。实验得到130dB/m的增长率和辐射输出饱和现象,饱和功率7.6MW,效率5％。由波导色散线和微波量热计分别测得辐射频率为37GHz和辐射能量48mJ。辐射波模为TE_(11)圆波模。     

喇曼型无引导场自由电子激光实验的理论计算

用三维程序CAGⅡ对西南应用电子学研究所在EPA-74脉冲加速器上所作的FEL(自由电子激光)实验进行了数值模拟,分析计算了输入功率、摇摆器磁场振幅、自发辐射频率、电子能量、束流强度和发射度等参数变化时对饱和位置、饱和功率和效率的影响。在对实验参数中的电子能量作合理调整的条件下,数值模拟的增益系数大约为70dB/m,是实验值的80％。因此饱和位置比实验推后20％到40％。饱和功率高出大约3倍。经折算后大约为1MW,与实验结果比较接近。考虑到实验的复杂情况可认为理论结果同实验结果基本符合。     

自由电子激光放大器频谱振荡现象的研究

本文从单粒子模型出发,导出了考虑相对论能量因子一级扰动量影响的色散方程。结果表明:当入射电子能量足够大时,自由电子激光放大器出现频谱振荡现象,产生这种现象的原因是由于相对论能量因子的扰动作用。文中对此进行了比较详细的讨论。 关键词：     

自由电子激光的能量转换

根据Ｗｅｉｚｓａｃｋｅｒ－Ｗｉｌｌｉａｍｓ近似，把自由电子激光模拟成相对论性电子与赝光子的碰撞，而光子被散射．按照这个物理模型，研究了电子与光子的能量交换，得到了散射光子能量与碰撞前光子能量之间的关系：ε_p=4γ²ε_p⁽⁰⁾散射光子能量的放大是以电子消耗能量为代价的分析。计算了能量交换的规模，并得出自由电子激光中能量转换效率最大为５０％. 关键词：     

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。     

自由电子激光的空间电荷波理论

发展了相对论空间电荷波理论,并首先把空间电荷波理论用于建立自由电子激光的线性理论,揭示出自由电子激光中电子群聚及电子与波互作用机理的物理本质。并首次提出了“相对论去群聚”的物理概念,丰富了自由电子激光理论。同时提出了一些发展自由电子激光的新概念及新建议。     

自由电子激光放大器的理论分析

本文从单粒子模型出发,对自由电子激光放大器在小信号情形下的工作机理与参量特性进行了比较详细的分析与讨论,结果表明自由电子激光放大器实质上是电子束与快迴旋波的相互作用,而电子在轴向均匀静磁场及横向周期静磁场中运动的迴旋谐振条件对这种相互作用有重大的影响,本文对放大器的参量(如电子束的电压和电流密度、轴向及横向静磁场强度、横向静磁场波长等)与放大器的中心工作频率、放大带宽、小信号增益和放大电磁波的波数的关系进行了数值计算,并指出了最佳设计的途径,经过适当设计,自由电子激光放大器的小信号增益达到10^-2厘米^-1或1米的e倍距离并有足够的带宽是不难的。 关键词：     

用于远红外FEL的直线加速器物理模拟计算

波长在２００μｍ附近的自由电子激光对电子束品质有特别要求，不仅要求较长的束流微脉冲，而且对流强、能散度以及束流参数对加速器噪声的稳定性等都有很高的要求。我们采用ＰＡＲＭＥＬＡ程序，对一台由１０８ＭＨｚ分频预聚束器、９腔１３００ＭＨｚ聚束加速段和９腔１３００ＭＨｚ加速段组成的加速器进行了大量模拟计算，得到了满足ＦＥＬ要求的物理设计方案和对加速器各部件稳定性的要求指标。