自由电子激光器及其发展

本文阐述了自由电子激光器的基本工作原理及其类别。同时,还对高频直线加速器驱动的自由电子激光器、线性感应加速器驱动的自由电子激光器、储存环自由电子激光器振荡和远红外自由电子激光器进行描述。并详细论述其发展趋势。     

工作在可见和紫外波段的自由电子激光器

当前,人们非常关心自由电子激光器向短波长发展的问题。Madey论证了用直线加速器可能得到的自由电子激光短波极限为1μm。我们提出利用自由电子激光器的谐波辐射,在直线加速器上,可望得到可见光和紫外波段的短波长激光。实现自由电子激光器谐波输出的关键是建立高K值的Wiggler磁场。我们从理论上分析了自由电子激光器辐射谱和增益的非线     

由相对论电子产生的高功率太赫辐射

位于远红外区的太赫(10^1^2Hz)辐射是电子学和光子学的分水岭。窄带太赫辐射可由自由电子激光器或快速二极管产生。宽带太赫辐射可由热源产生?最近，通过台式激光驱动源或加速器中的短电子群聚也可产生宽带太赫辐射，但到目前为止，功率都很小。这里，介绍一项新技术。     

用小型计算机模拟自由电子激光器

基于带电粒子加速或减速而发射光子的自由电子激光器，为某些领域的研究工具提供了诱人的可行性。但是，由于它们需用直线加速器或回旋电子加速器作为电子加速源，因而使许多试验工作受到限制，目前，仅有少数自由电子激光器在运行。     

自由电子激光器的联合研究

战略防卫倡议组织和美国陆军战略防御指挥部正在新墨西哥州白沙导弹靶场建立一个重要的新研究项目，它称为陆基自由电子激光器技术综合实验。它将包括目前正在劳伦斯·利弗莫尔实验室和洛斯·阿拉莫斯实验室所进行的项目。两种候选加速器方案，即分别在洛斯·阿拉莫斯和利弗莫尔发展的射频直线加速器 和感应加速器正在和自由电子激光实验一起进 行探索。如果获得成功，这个实验将增加激光系统摧毁入侵导弹的希望。     

用于光束传能的静电加速自由电子激光器

本文提出使用静电加速自由电子激光器来产生高强度、连续、单模激光辐射的方案，如ＳＥ－ＬＥＮＥ工程所设想的那样用于空间高功率光束传能，利用目前静电加速器技术以及首先为圣巴巴拉加州大学自由电子激光器开发的电子枪和电子收集器光束恢复技术，来讨论两种基本自由电子激光器构造。     

最新超导激光的技术进展

世界上第一台运转的自由电子激光器，斯坦福大学超导自由电子激光器的最新变型,通过电子束两次循环经过直线加速器,使它从电子提取的能量较原来增加一倍左右,取得了另一次突破。     

真空紫外和X射线自由电子激光器

直线加速器的最新进展，激光驱动低发射度电子枪的新发展和超高精度长摆动器的可行性，开创了以自放大自发辐射（SASE）为基础建立单程自由电子激光器（FEL）的可能性。这种自由电子激光器有可能在真空紫外和X射线区提供极强，偏振、超短脉冲的辐射。除了它们的高峰值亮度和平均亮度，光子能量的可调谐性和辐射的横向相干性都将使这种自由电子激光器成为无可匹敌的光源。关于真空紫外和X射线自由电子激光器世界范围的几项课题已经启动。汉堡德国电子同步加速器（DESY）的真空紫外自由电子激光器（VUV-FEL）上，首次在真空紫外区观察到激光发射。讨论了以自放大自发辐射为基础的自由电子激光器工作原理及元件；提出了克服统计起伏和增加纵向相干性的方案，给出了与这种自由电子激光有关的基础研究和应用研究例子。     

远红外区自放大自发辐射自由电子激光器的发射和特性测量

4 1 引言为实现X射线激光，一个强有力的候选者是基于自放大自发辐射（SASE）的高单程增益自由电子激光器。已提出几个方案用直线加速器组建这种装置。在短波长区自放大自发辐射自由电子激光器（SASE-FEL）需要高强度、高质量电子束和一个长的摆动器。关于SASE已经在理论上和模拟上做了大量研究，但仅有少量限于红外区的实验研究。在大阪大学科学工业研究所（ISIR），将38 MeV，L波段直线加速器配上三级亚谐波聚束器（SHB），产生电荷高达73nC的高强度单聚束电子束。这种高强度电子束有可能在红外区产生SASE。我们正用直线加速…     

高亮度加速器驱动的自由电子激光器

美国为战略防御正在研制高功率射频型自由电子激光器,HIBAF是一种高亮度加速器驱动的自由电子激光器,该装置提供的电子束流亮度远远超过了其它同类设备可获得的亮度,并能产生远红外至紫外波长的高质量激光。本文简单介绍了它的工作机理和束线的设计考虑,最后讨论了它计算出的系统性能与实验结果。