自由电子激光器的进展

一、进展概况高功率短波长和波长连续可调高功率激光器一直是激光研究的两个主要方向,自由电子受激辐射正是为实现这种目的的一种新途径.原理上,利用自由电子受激辐射可以实现从微波至X射线、γ射线宽波长连续可调的高功率、高效率微波与光激射器.因此,它已引起人们的普通重视.早在1933年,有人根据量子理论提出利用"摆动"或"波动"电子束与电磁波相互作用产生"受激散射"的概念.两个散射区域分别为:(1)康普顿散射:两波互作用(或单个电子互作用);(2)拉曼散射:三波互作用(或集团电子互作用).1951年莫茨(Motz)提出自由电子受激辐射理论.他认为,当电子行经电场或磁场时产生辐射,辐射的频率取决于电子的速率,电子能量从1兆电子伏到1千兆电子伏范围内可产生从微波至硬X射线频谱.他认为,将电子束聚焦,可以使一群电子相干地辐射,相干辐射功率比非相干辐射约高     

康普顿型自由电子激光光导效应理论研究

对康普顿型自由电子激光（ＦＥＬ）光导效应进行了理论分析和数值计算。推导出适用于三维自由电子激光器中的电子束的等效折射率，说明高斯平面波激光场是电子束等效折射率按平方律分布即类透镜介质的结果。对自由电子激光强度和相位分布、光束半径以及等效折射率等进行了数值模拟，并对模拟结果进行了分析。     

带有同轴摆动器的拉曼自由电子激光器

1　引言自由电子激光器 ( FEL)是连续可调谐的高功率相干电磁辐射源。这种辐射由相对论电子束通过摆动器磁场产生 ,这种磁场是沿电子束轴线方向 ,具有空间周期的静磁场。电子束通常由均匀的轴向磁场引导 ,对运行在亚毫米波和更长波长上的情况 ,则由波导周围的磁场引导。当以拉曼方式运转时 ,其物理机制可以用在电子束座标中传播着的电磁(抽运 )波 ,从空间电荷波上后向散射的受激拉曼效应来描述。普通自由电子激光器使用螺旋式对称的摇摆器 ,其磁场由双线缠绕的电流产生。最近 Jackson等人提议用同轴摆动器代替螺旋式摆动器 ,这样可带来一…     

自由电子激光放大器为真空紫外及X射线研究带来新的科学机遇

自由电子激光将成为第四代辐射源的基础，这一事实已在同步辐射学术界成成共识。通过相干辐射产生自由电子激光所能提供的峰值功率将比第三代储存环装置亢１２个数量级，其工作波长范围可以扩展到远远超出固体激光技术所能达到的极限。自由电子激光有可能产生脉仅几个飞秒的超短脉冲，单脉冲能量达到毫焦耳量级。由于存在上述优点，皮长自由电子激光在化学、表面和固体物理、生物和材料等领域实验研究中的应用已经引起广泛的兴趣。本     

同步辐射与自由电子激光

同步辐射（SynchrotronRadiation）有着覆盖极宽的连续谱，自由电子激光（FreeElectronLaser）是波长连续可调的相干光。但两者都是相对论性电子束的电磁辐射，有不少共同之处，甚至有结合的趋势。这里对两者的发展、装置、特性及其应用作一扼要介绍。     

311短波长自由电子激光研究

３１１短波长自由电子激光研究祝家清，刘延申，余兰山，冯建辉，王明红（华中师范大学物理系，武汉４３００７０）根据自由电子激光的输出波长规律可知，要缩短输出波长，既可采用高能电子束，也可采用两级自由电子激光器。所有这些方案，其装置复杂，且技术困难。现采用...     

静电自由电子激光摆动器

静电自由电子激光使用静电摆动场代替静磁摆动场产生相干受激辐射。本文提出了一种静电自由电子激光摆动器。这种摆动器可以产生周期从3cm到5mm,辐值比较大的圆极化摆动场,有利于自由电子激光的进一步研究。     

基于超腔技术的高亮度激光同步辐射分析

提出了一种超腔的新技术方案,利用康普顿散射理论计算了基于超腔技术的激光同步辐射(LSS)波长以及单个电子的光子产额和辐射功率,讨论了电子束品质和激光功率损耗对激光同步辐射的总光子产额和总辐射功率的影响.结果发现,利用3.5 GeV电子束和远红外激光进行康普顿垂直散射可以获得能量10.975 MeV的γ射线,单个电子产生的光子产额与激光功率和入射波长成正比,与光束的截面积成反比.单个电子的辐射功率与激光功率和Lorentz因子的平方成正比,与光束的截面积成反比.     

自由电子激光器中的非线性过程和能量转换效率

自由电子激光器是依靠由相对论电子束产生的光的受激散射，来进行放大、振荡的一种激光器。实际上，利用电子束受激散射的常用方法是采用直流螺旋磁场作能量抽运。这种只是把电子束入射到螺旋磁场中的自由电子激光器，速度分布的准线性扩散效应大，输出光强度在短时间内达到了饱和。同时，由于能量转换效率有着与螺旋磁场的长度的平方根的依赖关系，所以仅仅依靠装置的大型化，是不能期待它的性能有飞跃的改进的。     

高亮度电子束及其作用

本文建议用脉冲激光形成的高温等离子体作为高亮度电子束源,估算表明亮度可能比热电子枪高百万倍.这种电子束源也许会对电子显微术和自由电子相干辐射有用.     

自由电子激光器：未来的亮光源

多年来，光学研究人员的一个目标是在现有其它光源很弱发射的波长上产生相干辐射。自由电子激光器（ＦＥＬ）迅速填补了较普通光源留下的电磁波谱空白。由于自由电子激光器能产生高峰值功率和高平均功率以及波长的可调谐性，它是很诱人的。与普通激光器相比，自由电子激光...     

利用多波长放大抑制窄线宽光纤放大器中受激布里渊散射效应的研究进展

多波长放大是能够有效抑制窄线宽光纤放大器中受激布里渊散射(SBS)效应的一种新方法。对其基本理论进行了详细的介绍,并按照波长间隔的不同将其分为大波长间隔和小波长间隔多波长放大两种类型。综述了这两类多波长放大方法在理论研究和实验研究方面取得的重要成果,分析了它们各自在抑制SBS上的优势,指出大波长间隔多波长放大在提高单频激光输出功率方面具有明显优势,而小波长间隔多波长放大在进一步提升高功率光纤激光相干合成系统功率方面具有巨大的应用价值。     

激光用于生物医学诊断

激光已长期用于医学外科手术,其应用范围包括血管的烧堵到心脏打孔。现在激光诊断器件也扩展到生物影像和基础生物研究之类领域,超快激光使这些应用成为可能。最引人注目的进展或许是在光学层析术这一相当新的领域，它用超短激光脉冲探测体内异常，而不像其他技术那样采用对身体有潜在损伤的电离辐射。因为人体组织对长波可见光和近红外光半透明，正如把手放在闪光前所看到的，该过程非常有效。事实上在800 nm波长时，大约10 cm厚的组织能透过这种辐射的1/3。组织变得不透明是因为它对光的散射很强，其散射长度仅约1 mm。因为光子在组织中的…     

8mm多电子束契伦柯夫自由电子激光振荡器通过技术鉴定

由电子科技大学和中国工程物理研究院组成的联合研究小组研制的多电子束契伦柯夫自由电子激光振荡器在8mm波长产生了约1MW的受激契伦柯夫辐射。1991年9月21日,电子科学研究院组织全国同行专家在电子科技大学对该器件及其测试系统进行严格技术鉴定,一致认为多电子束契伦柯夫自由电子激光理论与实验研究为国际首创性研究,这一研究成果居于国内领先地位,器件的性能达到国际先进水平。该器件的主要性能参数为:电子束电压     

用磁化电子束提高自由电子激光器的增益

正 自由电子激光器有可能产生从毫米波到可见光范围内的相干辐射,实现简单的电压连续调谐并能获得极高的输出功率。因此越来越引起人们的重视。它的工作机理可概述如下:当相对论电子束与入射的泵浦电磁波相互作用时,在电子束中激起纵向密度波并产生正向及反向的散射电磁波。我们仅考虑反向散射波,因为它经过两次多普勒频     

激光波长探测技术的研究

激光波长是重要的技术参数,精确探测激光波长是激光告警发展的需要．分别介绍了光谱识别技术和相干识别技术的种类,通过对几种现有的激光波长探测原理的分析,总结了各探测技术的优缺点,并指出波长探测技术的发展方向。     

BaWO4晶体的受激拉曼散射

受激拉曼散射(SRS，Stimulated Raman scattering)属三阶非线性光学效应，它利用非弹性散射使入射激光产生一定频移，从而获得新波长激光，是一种有效的激光变频方式。我们利用波长为532nm，频率为10Hz的皮秒脉冲激光作为抽运源，采用单次通过方法实现了BaWO4晶体的受激拉曼散射。     

连续激光对太阳能电池辐照效应的波段性研究

为了研究太阳能电池在连续激光辐照下的波段性效应,使用位于波段内外的3种波长连续激光对单晶硅太阳能电池的辐照效应和损伤效应进行了实验研究,采用观察电池对激光的响应,对比电池的损伤形貌和太阳能电池组成材料的吸收曲线差异的方法,得到了太阳能电池对本征吸收长波限附近波长激光的吸收机制,分析了10.6μm激光和1064nm激光对...     

考虑纵向动量离散的离子波纹激光动力学理论

利用动力学理论对一种新型自由电子激光－离子波纹激光（ＩＲＬ）进行了研究。考虑电子束的纵向动量离散和空间电荷场效应，导出了ＩＲＬ不稳定性色散关系，求得了ＩＲＬ辐射波的增长率及电子束空间电荷波的线性阻尼率，并对其进行了讨论，得到了一些结论。     

喇曼自由电子激光器的实验研究

我们研制了一台基于受激喇曼散射的自由电子激光器。精心设计的无箔二极管发射出柱状或空心柱状电子束。电子束打靶实验表明它是高度准直的;利用Lamor运动实验测试出电子束的归一化发射度为23π·mrad-cm,完全满足受激喇曼散射模式判据。该电子束在抽空为5×10~(-5)Torr、内径φ20mm的漂移管中传输,受到右旋圆偏极双绕电磁波荡器或轴对称铁环波荡器(周期分别为2.2cm及2.25cm)的泵浦,均获得超辐射模式的自由电子激光辐射。测