自由电子激光振荡器的二维数值模拟

在柱二维坐标系中,用数值计算方法求解了摇摆器内电子模拟方程组、光场方程组和无源区(不含摇摆器区)经非自适应方法变换后的无源旁轴波动方程并设计了相应的程序R_2D。用该程序计算的数值结果表明,在有源条件下二维数值模拟结果与高斯光束近似下的数值模拟结果符合较好;取完全相同的计算条件R-2D程序与洛斯阿拉莫斯实验室(LANL)的FELEX程序的计算结果符合较好;初步认为LANL实验数据的物理图象合理,数值结果基本可信;最后给出北京自由电子激光器(BFEL)的一些物理数据。     

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。     

FEL数值模拟研究——解光场方程的谱方法

讨论了用三维自由空间的本征模,G-H(Gauss-Hermite)模,逼近光场方程解析解的方法。根据G-H模自身的特点和物理要求,估计出需要计算的模的个数m、n是不大的。同时,由于方法的特点,可以作到:(1)模拟电子数同差分法相比可以减少近两个量级;(2)电子方程和各阶G-H模都可以完全并行计算。     

PADE'逼近在FEL数值模拟中的应用

应用PADE'逼近方法构造出高阶格式,对一类简单方程组,该方法可导出一种快速递推算法,它能满足这类简单方程自身存在的守恒要求。     

多电子原子的电离过程

在电晕近似下给定等离子体的温度和密度,采用离子模型用数值计算方法求解了电离度方程组。给出Si~(14)、Ar~(18)、Ti~(22)、Fe~(26)、Ge~(32)和Kr~(36)等六种元素的离子丰度、离化度和电离度等特征量的数值结果,为研究类氖离子的3P-3S反转提供了类氖离子丰度的数值     

FEL振荡器实验中电子束非理想入射和反射镜倾斜引起的三维效应模拟

用３－ＤＯＳＩＦＥＬ程序计算、分析了在自由电子激光振荡器实验中，电子束偏入射、斜入射和反射镜倾斜引起的各种三维效应对振荡器自由电子激光特性影响。     

横向模谱方法的三维FEL振荡器的数值模拟

用新的３－ＤＨＧＦＥＬ程序分别计算分析了无限长、有限长和短电子束微脉冲产生的自由电子激光的特性。在前两种情况下得到的结果与原有的３－ＤＯＳＩＦＥＬ程序计算得到的结果符合较好，而３－ＤＨＧＦＥＬ程序所用机时可大大缩短。在后一种情况下初步计算分析了北京自由电子激光器的光场演化特性。     

行波管放大器中场极限环和混沌行为的阈值分析

以场方程和电子运动方程为基础，分析了行波管放大器中辐射场演化过程中出现极限环振荡和混沌态的电流阈值.结果表明：在某些参数范围内，辐射场会出现这些非线性不稳定态.相互作用区域越长，失谐量对阈值的影响越明显.当器件工作在非线性区域时，输出功率与电流、失谐量和相互作用区长度三个参数的关系变得紊乱无序，控制这三个参数在输出功率曲线的峰值点上，可在非线性区域获得较高的输出功率. 关键词： 行波管 辐射场 阈值 混沌     

远红外自由电子激光器脉冲结构

 采用整体数值模拟方法，研究了中物院远红外自由电子激光装置的起振和脉冲结构。给出了为克服激光呆滞效应起振所需的腔长失谐值，腔长调节精度和调节范围。预计了装置的增益、功率、脉冲宽度和谱线宽度等重要参量。研究了不同腔长失谐值下光脉冲结构的变化。     

多注速调管的3维数值计算

 用KARAT-3D全电磁PIC程序,对多注速调管设计模型波束相互作用的物理过程进行3维数值模拟,给出了输出功率、电流等基本的物理参数。在输入电压14 kV,电流20.8 A时候,得到了128 kW的峰值输出功率,峰值效率是43.8％。考察了电子在高频场的运动和电流调制,分析了电流在各互作用腔中的调制,并对多注速调管不同发射度时电子传输进行了研究。结果表明：电子均匀发射时高频场的调制对电流传输效率影响不大,电流和电场调制随着腔的增加而增加。电子能量在输出腔的位置减小很多,电子有一部分能量转化为微波。