正弦平方势与晶体摆动场辐射的非线性特征

在经典力学框架内和偶极近似下,引入正弦平方势讨论了系统非线性对摆动场辐射的影响。首先,把粒子在弯晶中的运动方程化为具有周期外力作用的摆方程,用Jacobian椭圆函数和椭圆积分解析地描述了粒子运动行为;用多尺度度法和三角函数的广义Bessel展开,找到了受迫摆方程的近似解。而后,在超相对论情况下讨论了系统的瞬时辐射强度和平均辐射强度,并对两种辐射的强度比进行了讨论。结果表明,摆动场辐射强度与摆动场振幅平方成正比,振幅越大摆动场辐射强度越强。     

周期弯曲晶体的摆动场辐射作为短波长激光的可能性

指出了用传统方法把自由电子激光(FEL)推向更短波长将在技术上遇到严重挑战,并试图寻找新的光源.在周期弯曲晶体中作沟道运动的粒子,在沟道辐射的同时,还将不断产生摆动场辐射.在摆动场轨道曲率最大或最小处,摆动场辐射与粒子束平行,情况与自由电子激光类似.在摆动场轨道曲率相继最大(或最小)处产生的光子是受激的,且频率比常规自由电子激光高得多.在简谐近似下,描述了沟道辐射和摆动场辐射频率与频谱分布,讨论了沟道辐射和摆动场辐射之间的关系,分析了利用晶体摆动场辐射作为X-激光或γ-激光的可能性.     

小振幅小周期近似与晶体摆动场辐射的一般特征

在经典力学框架内,利用小振幅小周期近似对晶体摆动场辐射进行了讨论.结果表明,同大振幅大周期近似相比,小振幅小周期近似下的摆动场辐射具有易分离、能量高和成本低等优点;选择电子做炮弹适合中能和高能,电子源经济实用,且束流品质好;选择正电子做炮弹退道长度长,适合低能和中能.结果还表明,利用小振幅小周期近似可以获得能量为100 keV量级的晶体摆动场辐射,填补了同步辐射在这一能区的空白.     

Mathieu方程的不稳定区及其晶体摆动场辐射的稳定性

从势和场的观点出发,在经典力学框架内和线性近似下,把粒子的运动方程化为Mathieu方程。利用多尺度方法求出了系统的周期解以及相应的过渡曲线,并讨论了系统的稳定性。结果表明,系统的稳定性与弯晶曲率有关,曲率越大稳定性越差。这就是说,试图利用晶体摆动场辐射作为短波长相干光源时,系统稳定性必须充分考虑。     

晶体摆动场与周期弯晶作为γ-速调管的可能性

 寻找新光源,特别是短波长相干光源一直是人们努力追求的目标.将晶体摆动场同速调管技术相结合可望获得短波长相干光源,特别是相干的γ-光源.文章通过晶体摆动场莱塞效应分析,讨论了周期弯晶作为γ-速调管的可能性.在经典力学框架内和小增益近似下,把晶体摆动场中的粒子纵向运动方程化为经典的摆方程,并用摄动法导出了系统的能量增益.结果表明,当弯晶作为放大器模式工作时,要求的束流强度比较高,在级联速调管工作模式下束流强度要求可降低3-4个量级,完全位于当今加速器技术能力范围内.     

超相对论粒子的晶体摆动场辐射与同步辐射

注意到晶体摆动场辐射是基于沟道粒子的横向运动,而晶体的周期弯曲则等效为作用在粒子上的力。把晶体的周期弯曲视为相互作用势,并考虑在周期摆动场中粒子的"同步辐射"。在经典力学框架内和偶极近似下,把粒子的纵向运动方程化为摆方程,并在小振幅近似下,把它进一步化为Duffing方程。用Jacobian椭圆函数和第一类椭圆积分严格地给出了粒子轨道和它的运动周期;讨论了沟道辐射、摆动场辐射和"同步辐射"能量(频率)。结果表明,三种辐射之间的频率差别比较大,在实验上很容易将他们分开。选择如下一组参数V0=0.5eV,波长λp=100nm,能量γ=104,计算结果表明,"同步辐射"频率Ω=8.83×1019,已进入X-能区。     

晶体摆动场辐射与共振线附近的动力学行为

在人们寻找新光源,特别是短波长激光光源的探索中弯晶起到了十分重要的作用,参数X-射线辐射射和晶体摆动场辐射引起了人们极大注意。为了成功获得参数X-射线辐射和晶体摆动场辐射,系统必须是稳定的。分析了晶体弯曲、辐射衰减、晶格热振动、电子多重散射和相互作用的非线性等因素对系统稳定性的影响。在经典力学框架内和小振幅近似下,把粒子运动方程化为了具有阻尼项、受迫项和固定力矩的广义摆方程。用摄动法讨论系统在1/2和1/3超共振附近的运动行为,发现了共振曲线的后弯和跳跃现象。临界条件的分析表明,系统的稳定性与它的参数有关,适当调节系统参数,就可以保证系统是稳定的。     

Cl掺杂对n-Cu2O的光电性能的影响

试图用传统方法把自由电子激光推向更短波长在技术上遇到了严重挑战。利用晶体摆动场辐射作为短波长相干光源引起了人们的广泛注意。利用Lindhard势, 在经典力学框架内把粒子运动方程化为广义Duffing方程, 利用平均法分析了粒子在次共振附近的运动行为; 并对系统的跳跃现象和临界特征进行了讨论。结果表明, 系统的稳定性与其参数有关, 只需适当调节这些参数, 稳定性就可以在原则上得到保证。     

平均法与晶体摆动场辐射的次共振行为

试图用传统方法把自由电子激光推向更短波长在技术上遇到了严重挑战.利用晶体摆动场辐射作为短波长相干光源引起了人们的广泛注意.利用Lindhard势,在经典力学框架内把粒子运动方程化为广义Duffing方程,利用平均法分析了粒子在次共振附近的运动行为;并对系统的跳跃现象和临界特征进行了讨论.结果表明,系统的稳定性与其参数有关,只需适当调节这些参数,稳定性就可以在原则上得到保证.     

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。     

运动阻尼对晶体摆动场辐射稳定性的影响

从势和场的观点出发,考虑电子多重散射和晶格热振动的影响,在经典力学框架内,把粒子的运动方程化为广义摆方程;在线性近似下,把摆方程化为带有阻尼项的Mathieu方程。用变形参数方法求出了Mathieu方程的过渡曲线,讨论系统阻尼对稳定性的影响。结果表明,系统的稳定性与阻尼有关,阻尼越大稳定性越好。为晶体摆动场辐射的获得提供了较为宽松的物理条件。     

两维摇摆场自由电子激光的谐波特性研究

本文应用Nadey定理对两维摇摆场自由电子激光的谐波特性进行了研究。导出了这种新型摇摆场结构自由电子激光高次谐波的自发辐射功率密度和小信号增益公式。以及电子与辐射场的耦合系数的表达式。计算结果表明,采用两维摇摆场可以增强电子与辐射场之间的耦合,提高谐波的辐射强度和增益。而且在某些条件下,在轴上既可获得奇次谐波又可获得偶次谐波。     

周期弯晶中带电粒子运动的相平面特征及其稳定性

研究表明,为了获得可利用的参数X-射线辐射或晶体摆动场辐射,系统必须是稳定的。在经典力学框架内和小振幅近似下,分析了晶体弯曲、辐射衰减、晶格热振动、电子多重散射和相互作用的非线性等因素对系统稳定性的影响。结果表明,系统的稳定性与它的参数有关,适当调节系统参数,可以保证系统是稳定的。     

采用飞秒装置的高功率宽带太赫兹源

真空电子器件产生的THz辐射通常是基于环形或直线型的加速器装置。飞秒级的电子束团通过周期性的磁铁可产生高功率、宽带可调谐的相干太赫兹辐射。这种高功率的太赫兹源为太赫兹技术的应用研究提供了新的手段。介绍了一种基于飞秒直线加速器装置产生的相干太赫兹波荡器辐射源,它主要由S波段热阴极微波电子枪,磁铁和SLAC型加速管组成,该装置能够提供具有20~30 MeV能量、束团长度为100~300 fs的电子束团。波荡器采用的是Apple?鄄II型波荡器,通过调节波荡器两平行磁块的位置可以产生具有不同极化特性的太赫兹辐射。为了测量波荡器产生的相干THz辐射谱,采用改进型的迈克尔逊干涉仪来进行测量,给出了实验装置的介绍以及实验结果。     

基于小周期永磁型错列波荡器的紧凑型XFEL装置设计

X射线自由电子激光(XFEL)装置具有规模庞大、造价高昂的缺点,因此XFEL装置小型化成为该领域一个重要的研究方向,减小波荡器周期是小型化XFEL装置的重要手段之一。小周期永磁型错列波荡器周期可做到10 mm,同时产生约0.8 T的峰值磁场,在小型化XFEL装置上具有潜在应用价值。本文将小周期永磁型错列应用到SASE型XFEL装置中,分析了纵向磁场对起振过程和辐射性能可能的影响,设计了一台辐射波长1 nm的SASE型XFEL装置并计算了其辐射性能,峰值功率约2.2 GW,单脉冲能量约2.4μJ。通过本文证明了小周期永磁型错列波荡器在缩减基于加速器光源规模上的作用。     

参数共振与晶体摆动场中粒子运动的稳定性

从倒置摆方程出发讨论了无扰动系统的相平面特征,并用Jacobi椭圆函数和椭圆积分解析地描述了带电粒子的电磁辐射;用多尺度法导出了扰动系统的频率响应、临界条件和一阶近似解,揭示了系统不可逆性、不稳定性和弛豫行为.用拉莫公式讨论了带电粒子的辐射强度.指出了适当调节参数可以保证系统的稳定性.