高重复频率相干衍射辐射超宽谱太赫兹源

研究了一种新型相干衍射辐射（CDR）太赫兹源,该太赫兹源基于中国工程物理研究院自由电子激光相干强太赫兹源（FEL-THz）的加速器电子束束流,具有MHz量级重复频率。理论分析、数值计算和PIC模拟证明了此太赫兹源时间长度可达到ps量级,中心频率在100~400 GHz可调,截止频率位于1~2 THz,脉冲峰值功率可达10 kW量级,平均功率可达到W量级,并且功率随束流流强成平方正比关系。     

自由电子激光相干强太赫兹源装置鬼脉冲初步研究

研究中国工程物理研究院自由电子激光相干强太赫兹源(FEL-THz)装置上鬼脉冲产生的原因及其对装置调试测量的影响,通过束流动力学模拟、热分析、蒙特卡罗模拟以及初步实验结果分析,证明了鬼脉冲将会明显破坏阻拦型测量,并会在束线管道上造成温度升高和辐射强度增大。研究表明：鬼脉冲成为限制FEL-THz装置正常工作的重要原因,为保证FEL-THz顺利出光,鬼脉冲必须予以消除,并简要讨论了鬼脉冲的消除方法。     

自由电子激光相干强太赫兹源装置鬼脉冲初步研究

研究中国工程物理研究院自由电子激光相干强太赫兹源(FEL-THz)装置上鬼脉冲产生的原因及其对装置调试测量的影响,通过束流动力学模拟、热分析、蒙特卡罗模拟以及初步实验结果分析,证明了鬼脉冲将会明显破坏阻拦型测量,并会在束线管道上造成温度升高和辐射强度增大。研究表明:鬼脉冲成为限制FEL-THz装置正常工作的重要原因,为保证FEL-THz顺利出光,鬼脉冲必须予以消除,并简要讨论了鬼脉冲的消除方法。     

可变椭圆极化波荡器相干太赫兹辐射的模拟计算

中国科学院上海应用物理研究所正在研制的相干太赫兹辐射装置是一台利用飞秒电子束团通过可变椭圆极化波荡器产生高亮度水平线极化光、垂直线极化光或各种椭圆极化光的强相干太赫兹辐射光源.本文描述了这种相干太赫兹辐射的光通量密度空间分布、光谱、极化特性和相干性等的计算方法和模拟计算结果.计算结果表明,对于能量为20MeV、发射度为15πmm·mrad、束团长度为200fs、电荷量为50pC的电子束团,在距离0.6m长的波荡器中心1m处可获得光通量密度峰值达2×10⁹photons/mm²/0.1%bw量级的太赫兹水平线极化光或圆极化光     

太赫兹片上系统和基于微纳结构的太赫兹超宽谱源的研究进展

目前太赫兹辐射信号的功率不高,辐射带宽也较窄,这些对于生物化学、含能材料的太赫兹检测应用领域来说是一大限制因素,因此如何获得宽谱高功率的太赫兹源对于太赫兹时域光谱系统的发展是非常重要的;另一方面,常规的太赫兹系统是在自由空间传输探测的,测量过程需要在氮气或者干燥空气环境中进行,以克服空气中水的吸收干扰,同时自由空间中的光场与物质相互作用的模式又降低了物质检测的灵敏度,这对于痕量物质检测来说构成了挑战.面对这一问题,太赫兹片上系统利用微纳结构中的局域场效应实现对物质的低浓度检测,此方案有助于解决这一应用难题.综上所述,本文分成以下两部分阐述:首先阐述了纳米金属薄膜作为新的太赫兹源,它可以同时产生非相干的和相干的太赫兹信号,其输出为超过100 THz的太赫兹-红外辐射,功率高达10 mW,这种超宽谱和高功率现象主要是由于非相干的热辐射效应引起的;第二,阐述了基于不同传输线结构、不同基底材料的太赫兹片上系统结构设计和光谱应用.基于共面带状线结构和聚合物材料基底的太赫兹片上系统有着较低的损耗,能够实现超过2 THz带宽的测量和生物化学应用.     

中国科学院超快现象和太赫兹辐射学术研讨会简讯

“中国科学院超快现象和太赫兹辐射学术研讨会”于 2 0 0 2年 7月 2 2日至 2 5日在北京中国科学院物理研究所举行 .本次会议由中国科学院主办 ,中国科学院物理研究所承办 ,中国科学院上海微系统与信息技术研究所、美国伦斯勒理工学院共同协办 .会议的三位主席分别是物理所张杰研究员、美国伦斯勒理工学院的张希成教授和上海微系统与信息技术研究所的封松林研究员 .物理所的翁羽翔研究员担任会议秘书长 .这次大会是我国在超快现象和太赫兹辐射领域组织的第一次专业学术会议 ,是对国内在超快现象和太赫兹辐射领域研究水平的一次较全面的检阅 .…     

基于自由电子激光的小型太赫兹源初步设计

介绍了基于自由电子激光的太赫兹源的研究情况, 提出了一种小型自由电子激光太赫兹源设计方案.     

太赫兹源场致发射电子源

通过粒子模拟(PIC)软件模拟计算了在ps级别下二极与三极结构碳纳米管场致发射的电流密度与电子注聚焦性能。阳极电压在2 kV时,二极结构下电流密度达到1.85 A/cm2;三极结构下,栅压700 V时发射电流密度达到2.3 A/cm2,且在一定的三极结构参数与电极电压下,可以获得较好的电子注聚束效果。通过碳纳米管二极管发射实验,获得了6.6 A/cm2的发射电流密度,总发射电流达到52.1 mA,可以为太赫兹器件提供连续发射的电子注。     

强激光与等离子体相互作用产生的超强太赫兹辐射

超短强激光脉冲在等离子体中传播时会激发大振幅的等离子体尾波场，它是一种电子等离子体波．由于这是一种静电波，它一般不能转换成电磁辐射．我们发现在不均匀等离子体中激发的尾波场在一定条件下可以通过线性模式转换产生电磁辐射．由于用超短强激光脉冲尾波场可以达到的电场振幅达100GV／m，其振动频率在太赫兹（10^12Hz）附近，用这种方法可以产生电场强度达到GV／m的太赫兹辐射．     

太赫兹源场致发射电子源

通过粒子模拟(PIC)软件模拟计算了在ps级别下二极与三极结构碳纳米管场致发射的电流密度与电子注聚焦性能。阳极电压在2 kV时,二极结构下电流密度达到1.85 A/cm2;三极结构下,栅压700 V时发射电流密度达到2.3 A/cm2,且在一定的三极结构参数与电极电压下,可以获得较好的电子注聚束效果。通过碳纳米管二极管发射实验,获得了6.6 A/cm2的发射电流密度,总发射电流达到52.1 mA,可以为太赫兹器件提供连续发射的电子注。     

RF gun for an intense THz radiation source

A new facility is under construction at the Shanghai Institute of Applied Physics,to generate femto-second electron bunches and intense coherent THz radiation pulses.A thermionic RF-gun is used to be the electron source of the linac,which is 1.6 cell,π/2,side coupled in design.In the following of this paper,the design,manufacture and beam operation of this gun are presented.     

RF gun for an intense THz radiation source

A new facility is under construction at the Shanghai Institute of Applied Physics, to generate femto-second electron bunches and intense coherent THz radiation pulses. A thermionic RF-gun is used to be the electron source of the linac, which is 1.6 cell, π², side coupled in design. In the following of this paper, the design, manufacture and beam operation of this gun are presented.     

紧凑型THz源的史密斯-帕塞尔辐射模拟

 采用模拟和数值计算的方法,研究了THz波段的受激史密斯-帕塞尔辐射特性。实验装置以“上海电子束离子阱”为原型,采用紧凑型设计以便最终实现其可移动性。束流动力学模拟表明,此装置采用强磁场,可以得到平均流强为0.2 A、束流半径为75 μm的高品质电子束,为电子束工作在自由电子激光模式下创造了条件。基于Andrews和 Brau的理论,优化了光栅参数,保证了辐射角度在60°。其中消散场的计算频率为0.365 9 THz。采用particle-in-cell(PIC)程序模拟了光栅表面的辐射场以及电子的动力学特性。模拟结果表明电子有群聚效应,且二次谐波（0.723 THz,约为消散频率的2倍）得到增强。采用后处理方法计算了史密斯-帕塞尔辐射的功率空间分布。计算显示辐射角度与理论角度相一致,表明了方法的有效性。输出的功率约为2 mW。     

Compact narrow-band THz radiation source based on photocathode rf gun

Narrow-band THz coherent Cherenkov radiation can be driven by a subpicosecond electron bunch trav- eling along the axis of a hollow cylindrical dielectric-lined waveguide. We present a scheme of compact THz radiation source based on the photocathode rf gun. On the basis of our analytic result, the subpicosecond electron bunch with high charge （800 pC） can be generated directly in the photocathode rf gun. According to the analytical and simulated results, a narrow emission spectrum peaked at 0.24 THz with 2 megawatt （MW） peak power is expected to gain in the proposed scheme （the length of the facility is about 1.2 m）.     

Compact narrow-band THz radiation source based on photocathode rf gun

Narrow-band THz coherent Cherenkov radiation can be driven by a subpicosecond electron bunch traveling along the axis of a hollow cylindrical dielectric-lined waveguide. We present a scheme of compact THz radiation source based on the photocathode rf gun. On the basis of our analytic result, the subpicosecond electron bunch with high charge (800 pC) can be generated directly in the photocathode rf gun. According to the analytical and simulated results, a narrow emission spectrum peaked at 0.24 THz with 2 megawatt (MW) peak power is expected to gain in the proposed scheme (the length of the facility is about 1.2 m).     

Simulation studies on laser pulse stability for Dalian coherent light source

Dalian Coherent Light Source will use a 300 MeV LINAC to produce fully coherent photon pulses in the wavelength range between 150–50 nm by high gain harmonic generation free electron laser(FEL)scheme.To generate stable FEL pulses,a stringent tolerance budget is required for the LINAC output parameters,such as the mean beam energy stability,electron bunch arrival time jitter,peak current variation and the transverse beam position ofset.In order to provide guidance for the design of the Dalian Coherent Light Source,in this paper,the sensitivity of FEL pulse energy fluctuation to various error sources of the electron bunch was performed using intensive start-to-end FEL simulations.     

Observation of THz coherent transition radiation from single-bunch beam at KURRI-LINAC as an intense pulsed light source

A single-bunch beam has been generated using a developed high-speed avalanche-type pulser in KURRI-LINAC in order to lift restrictions of the spectral resolution in the spectroscopic study and the delay time in the time-resolved measurement. Both of the rise and fall times of the developed pulser are 110 ps. The observation of CTR has confirmed the single-bunch beam. The degree of impurity of single bunch has been estimated to be 1.5% by the analysis of the interferogram.     

直流光阴极注入器电子束壁损失初步研究

真空度被认为是影响GaAs阴极寿命的最重要参数之一,电子束在阴极附近的壁损失会导致真空度下降。基于高斯分布模型,研究了中国工程物理研究院自由电子激光相干强太赫兹源（FEL-THz）直流光阴极注入器电子束在束线管壁上的损失情况。通过理论分析、数值计算、束流动力学模拟、热力学分析及电子束初步出束实验研究,证明了FEL-THz电子束壁损失能达到W量级,必然引起真空度下降和阴极寿命缩短,这是目前限制出束的重要原因之一。研究表明,为维持电子束持续稳定工作,应将注入器阳极后的管道尺寸扩大到至少45 mm。