光学速调管自发辐射谱的测量及调制率的提高

 在国家同步辐射实验室(NSRL)800MeV 电子储存环上进行的相干谐波储存环自由电子激光研究中, 测量了光学速调管的自发辐射谱并提高了它的调制率。     

合肥储存环相干谐波自由电子激光研究方法的改进

 根据简单的计算模型,导出辐射能量谱形状因子和相干谐波辐射表达式,用此表达式讨论了不对称光学速调管的相干谐波辐射;对于合肥储存环相干谐波自由电子激光,提出了一个不对称光学速调管相干谐波辐射的研究方案,并且作了详细的计算,结果表明在较高的电子束能量下,调整光学速调管和外激光参数,使辐射段波荡器的辐射基波与外激光的二次谐波共振,进行相干谐波产生实验,能获得10⁹量级相干加强因子。     

相干谐波辐射的测量方法和系统

 研究了光学速调管自发辐射谱,其调制率已达0.80,即将进行相干谐波辐射实验。介绍了相干谐波辐射实验的主要考虑因素、相干增强因子的测量方法和测量系统以及种子激光与电子束的准直和同步。     

光学速调管改造后辐射段磁场垫补和测量

 合肥国家同步辐射实验室正在开展储存环相干谐波自由电子激光研究，并对原来的光学速调管进行了改造。磁场的垫补和测量方法由原来的整体测量改为分段进行，垫补的使用使各段积分场及位相误差都尽可能小。详述了合肥储存环的光学速调管辐射段磁场垫补的三种方式，测量了垫补前后不同间隙下积分场分布、位相误差及横向均匀度，各项指标都达到了要求。同样的方法将用于色散段和调制段磁场垫补与测量中，为相干谐波自由电子激光研究提供实验保障。     

储存环光学速调管磁场分析

在合肥国家同步辐射实验室的储存环上，插入件光学速调管已安装完成，对光学速调管的磁场分布进行了一些附加测量，分析了横向磁场的空间谐波分量；测量了积分场的分布，对积分场变化的原因作了一定探讨。还测量了磁场横向分布的均匀度，为将要进行的相干辐射和自由电子激光研究提供实验数据；最后用实测的磁场对光学速调管自发辐射进行了数值模拟，结果表明这个光学速调管基本上满足实验要求。     

提高相干谐波输出的一种新方法

本文利用自由电子激光(FEL)纵模统一理论讨论了光学速调管自由电子激光相干谐波的输出情况。从物理上分析了非对称光学速调管的设计,得出了采用非对称的光学速调管可使FEL的相干谐波输出提高近30％。     

相干谐波储存环自由电子激光

相干谐波自由电子激光不用光学谐振腔及反射镜,可望工作在紫外和真空紫外光波段,是第四代同步辐射光源的可能途径之一。由于对束流品质要求很高,相干谐波自由电子激光首先是以储存环作为驱动器而发展起来的。由于光阴极微波电子枪的发展和直线加速器技术的进步,目前,已开始有直线加速器驱动的高增益相干谐波自由电子激光的建议。文章介绍了相干谐波储存环自由电子激光的原理、现状及展望。     

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ICCD作光开关测量储存环中光学速调管谐波超辐射

 用高通断比ICCD作为快速光开关,在中国科学技术大学的800MeV电子储存环上建造了一套光学速调管谐波超辐射测量系统,从每隔106个自发辐射脉冲1个谐波超辐射脉冲所形成的脉冲链里选出超辐射脉冲,测量谐波辐射的相干增强因子和谱宽。     

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。     

Spectral modulation of higher harmonic spontaneous emission from an optical klystron

Higher harmonics of spontaneous emission from an optical klystron have been observed. The modulation factor of the spontaneous emission spectrum for the higher harmonics can be described by considering the observation system. When the dispersive gap of the optical klystron was fixed, the microstructure interval of the spontaneous emission spectrum at a certain resonant wavelength became narrower as the order of the higher harmonic became larger. Some unique characteristics of the higher harmonics have been clarified, and these studies are likely to contribute to the development of free‐electron lasers using higher harmonics of an optical klystron in the shorter‐wavelengths region.     

Dynamic phenomena in laser cutting and cut quality

Coherent emission of light in the uv or vuv range can be obtained from an undulator or optical klystron by harmonic generation using an external laser. We show that if the input is a multimode laser (instead of an ideal monochromatic coherent wave) the kinetics of growth of the rms beam modulation is completely different from the one described by the usual Webster formula, and we find a simple analytical expression for a Gaussian input (large number of modes). Numerical calculations show that with 3 modes the result is already close to the Gaussian case, and that the frequency bandwidth increases as the square root of the harmonic number.     

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%。     

光学速调管中的谐波超辐射

 利用同步辐射环上的超相对论电子束和强激光外源,在光学速调管内产生UV波段的相干光源是很有希望的技术途径。研究了光学速调管内电子束的能量调制和密度调制,给出了光学速调管内谐波超辐射的计算公式,从公式可以直接算出各阶谐波超辐射的功率密度。     

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。