脉冲电子束发射度在线测量

本文介绍了一台用于脉冲电子束发射度在线测量装置的设计与调试,叙述了在线测试技术的物理基础及数据的自动获取与处理过程,在EPA-74脉冲加速器上用于无引导场FEL实验中束流发射度的测量,得到0.3～0.7mm rad的非归一化发射度。本装置也将用于SG-1FEL装置的束流发射度的测量。     

CFEL混合型波荡器的研制

波荡器是相对论性电子束与光场换能的区域，在自由电子激光（FEL）研究中起着至关重要的作用。当电子束品质（能散、发射度、流强等）一定的情况下，波荡器的性能参数，如峰值场强、好场区大小等将直接决定FEL增益。     

强流低发射度光阴极微波电子枪的优化设计

为了实现高增益 FEL,对其关键部件光阴极微波电子枪进行了优化设计 ,还就发射度补偿技术进行了较详细的考虑 ,并用 PARMELA程序进行了粒子动力学的模拟 ,初步给出了为降低初始电子束团横向发射度的优化参数。     

利用Compton散射对自由电子激光器的研究

通过坐标变换的方法，利用康普顿散射对自由电子激光器(FEL)的自发辐射进行了研究，精确地推导了FEL的自发辐射的波长公式，其近似式就是经典散射理论推导的自发辐射波长公式；对自发辐射的辐射功率也进行了近似推导，结果与经典散射理论公式一致。     

远红外FEL摇摆器的改进及调试

摇摆器是相对论性电子束与光场相互作用的区域，在FEL研究中起着至关重要的作用。在电子束品质(能散、发射度、流强等)一定的情况下，摇摆器的性能参数，如峰值场强、峰峰值误差、好场区大小等就基本决定了FEL增益。中物院远红外。FEL摇摆器由于受使用寿命及国内加工水平不够等因素影响，其整体性能在使用3年后发生了较大变化，已不能再满足下一阶段FEL受激辐射研究的需要。概括起来有以下5点：峰值场强的设计值为0．3000T，研制完成时的实际值约为0．2900T，现已下降至0．27T。峰值场强的下降不但会引起总体设计波长的漂移，而且会导致FEL小信号增益的下降；研制完成时的峰峰值误差为1．4％，现在的最好状态为2．5％。峰峰值误差过大将导致FEL谱线展宽，     

SASE自由电子激光起振问题及统计特性的数值模拟

 介绍一种自放大自发辐射自由电子激光（SASE FEL）的自发辐射和电子束噪声的数学描述，运用修正的一维非定态程序，对SASE FEL 起振问题及光场统计特性进行了数值模拟，分析了自发辐射谱的发展过程及一定频带宽度内光场随机特性的统计规律，数值模拟结果与理论结果符合较好。     

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。     

利用FEL康普顿背散射实现对NSRL辐射波段的扩展

 针对NSRL同步辐射光源不能开展硬X射线领域实验研究的缺点,提出了利用FEL康普顿背散射产生高亮度极化的硬X射线,并利用FEL波长可调的特点来连续调节硬X射线的波长。同时还针对NSRL光源的参数,提出了一个初步可行的远红外FEL参数和背散射工作方式,并给出了理论结果。     

光学速调管对电子储存环束流的影响

 讨论了合肥800MeV电子储存环FEL光学速调管对束流发射度、能散度、阻尼时间、闭合轨道、横向振荡频率和扰动垂直方向聚焦等的效应，并给出了对Twiss参数扰动的补偿方法。     

加速器噪声对远红外FEL振荡器影响的模拟研究

采用FEL一维脉冲模型，针对中国原子能研究院的远红外FEL振荡器，模拟研究了加速器噪声对FEL的影响。对电子束微脉冲的时间晃动和能量波动所引起的光功率波动及光谱中心晃动进行了模拟计算，在计算中还分别考虑了噪声频率、振幅的大小产生的直接影响以及腔失谐的间接影响。     

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。     

自由电子激光放大啁啾脉冲的数值模拟

 利用1维非定态程序对单程自由电子激光(FEL)放大器放大线性啁啾脉冲的过程进行了数值模拟,得到了不同啁啾参数的脉冲通过FEL放大器的增益曲线,计算了不同啁啾参数的脉冲被单程FEL放大器放大后的腔外压缩情况。通过对数值模拟结果的定性分析得出：影响输出脉冲宽度和峰值功率的主要因素是FEL放大器的增益线宽和啁啾参数,并以此说明,通过先使用FEL放大器放大啁啾脉冲、然后再将其在腔外压缩的方法产生超短脉冲FEL是可行的。     

PKU-FEL设计的初步考虑

 北京大学在其超导加速器装置PKU-SCAF的基础上将建成一个红外自由电子激光实验平台PKU-FEL。它可以提供高稳定度、高平均功率、高谱纯度、ps脉冲的自由电子激光。给出了PKU-FEL的初步设计方案。     

New method for energy compensation of free electron laser

In this paper the theory of FEL operation in a longitudinal uniform magnetic field integrated with a synchronous precessing electro-magnetic field is expounded in view of the main problems in FEL development. A new energy compensation method is suggested as a new way and basis for the development of FEL research.     

Partial-coherence method to model experimental free-electron laser pulse statistics

A general numerical approach is described that allows obtaining model sets of temporal pulse shapes of free-electron lasers (FELs) operating in the self-amplified spontaneous emission mode. Based on a random partial-coherence approach, sets of pulse shapes can be calculated that satisfy statistical criteria of FEL light predicted by established FEL theory. Importantly, the numerically retrieved sets of pulses reproduce the experimentally accessible FEL light characteristics as measured at the Free-electron LASer at Hamburg (FLASH), such as the average spectrum, single-shot spectral shape, and pulse duration. The high-precision agreement with the experimental average spectral shape, without further knowledge of FEL machine parameters, makes this approach a convenient tool for the analysis and theoretical modeling of nonlinear optical or pump-probe experiments with FEL light.     

Remaining noise-induced spatiotemporal dynamics in a free electron laser stabilized by feedback control

We investigate the efficiency of the pulsed regime stabilization by feedback control in a free electron laser (FEL) in oscillator configuration. We show that a hidden dynamics remains in the controlled FEL. Though not visible in the evolution of the pulse envelope, this dynamics affects the internal pulse shape evolution, and thus the FEL spectrum and coherence properties. The experimental results obtained on the UVSOR FEL are interpreted in the framework of a field master equation model. The stochastic nature of spontaneous emission is taken into account, and appears as an essential ingredient since the dynamics of the controlled structures is governed by noise like the other stable regimes of the FEL.     

磁场预增强的锥型波荡器

研究了波荡器磁场增强对提高自由电子激光器效率的影响。模拟计算发现采用磁场增强波荡器能使自由电子激光器的效率提高到１７．６％，采用磁场预先增强而后又增弱的锥型波荡器则能获得高达４３．３￥的输出效率，自由电子激光器的功率得到进一步的提高。     

加速器噪声对远红外FEL振荡器影响的模拟研究

 采用FEL一维脉冲模型，针对中国原子能研究院的远红外FEL振荡器，模拟研究了加速器噪声对FEL的影响。对电子束微脉冲的时间晃动和能量波动所引起的光功率波动及光谱中心晃动进行了模拟计算，在计算中还分别考虑了噪声频率、振幅的大小产生的直接影响以及腔失谐的间接影响。     

The Investigation of Thermal Plasma-Loaded Free-Electron Laser: Linear Analysis

The dispersion equation of thermal plasma-loaded FEL is derived employing linear fluid theory. The characteristic of this thermal plasma FEL is analyzed in detail. FEL growth rate varying with plasma density and plasma temperature is investigated. We find there is an optimum plasma temperature where FEL growth rate can be enhanced considerably. The FEL growth rate is decreased accompanying plasma density raising.