大阪自由电子微光研究所的自由电子激光研究

大阪自由电子激光研究所由日本关键技术中心计划建议，计划结束后，由几个组织机构在此联合工作，该所的自由电子激光器有0.27-50μm以上宽阔的可调谐波长区，正用于各种研究领域。该装置除作了用户装置基本应用外，还努力向短波长扩展，提出了带微型摇摆器和种子源X射线的自放大自发辐射自由电子激光器方案，并在这方面进行研究，微型摇摆器的基础开发接近完成，种子源X射线将采用光产生的等离子体X射线，本文给出该所目前的研究状况。     

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。     

自由电子抽运X射线激光的理论探讨

X射线激光是激光物理与等离子物理中的一个重要研究领域。目前，X射线激光研究多采用毛细管放电、高功率激光的多脉冲和短脉冲等抽运方式，而且绝大多数研究局限于软X射线波段。借鉴自由电子激光器的组成结构，提出一种产生X射线激光的新方案：用钨制成毛细管的空心电极取代自由电子激光器内的摇摆器，内充特定金属蒸气，如铜蒸气之类，使自由电子激光器变成自由电子抽运X射线激光器。运用电子碰撞电离、强流粒子束平衡体系理论方程与等离子复合特性等理论对这种新型X射线激光器的工作原理及其方案的可行性作了进一步的理论分析与探讨。     

大阪自由电子激光研究所的自由电子激光研究

大阪自由电子激光研究所由日本关键技术中心计划建立，计划结束后，由几个组织机构在此联合工作。该所的自由电子激光器有0.27-50靘以上宽阔的可调谐波长区，正用于各种研究领域。该装置除作为用户装置基本应用外，还努力向短波长扩展。提出了带微型摇摆器和种子源X射线的自放大自发辐射自由电子激光器方案，并在这方面进行研究。微型摇摆器的基础开发接近完成。种子源X射线将采用激光产生的等离子体X射线。本文给出该所目前的研究状况。     

无镜自由电子激光器实现"饱和"发射

美国阿贡实验室的一个科研小组在无镜单通自由电子激光器中已达到自放大自发辐射饱和，其波长比从前这种无镜自由电子激光器的记录短1000倍以上。该小组展示了在可见光波长（530 nm)和紫外波长（385 nm)上指数增长和饱和的预言。该室研究人员报导了他们在Stephen Milton和Efim Gluskin领导下。逐步向X射线自由电子激光趋近的过程。同步辐射研究的历史仅有45年，真正的突破也只在屈指可数的几年里。据阿贡先进光源实验室副主任David Moncton说，他们的工作是突破中的一项。与普通激光器不同，该室的无镜自由电子激光器用强流电子加速器和…     

可用于观察分子构造的新一代X射线激光器

新一代X射线激光器能用于研究蛋白质和其他生物分子的构造和行为。利用这种技术可以破解复杂的蛋白质和完整的病毒结构，甚至可能获得DNA的三维图像。X射线激光器被称作自由电子激光器。与传统激光器不同，自由电子激光器并不是通过光照或电流刺激某种物质发射光子，而是使用粒子加速器让极小的电子云穿过磁铁组，这些磁铁把电子推来推去，直到电子释放出光脉冲。     

美国国家研究理事会报告支持自由电子激光器作为真空紫外和远红外的唯一光源

为了科学地使用自由电子激光器，慎重措词评论它的现状和前途，由贝尔实验室C. Κ. N. Patel任主席的国家研究理事会固体科学委员会的一个专门小组确认在200毫微米以下和25微米以上的光谱区，自由电子激光器可以说是唯一的光源。     

自由电子激光器

美国Т．Джефферсон国家加速器中心的Г．Р．Мейла报道了功率为千瓦级，波长为2～8 μm，重复频率为～75 MHz，脉宽为～0.7 ps的自由电子激光器。计划这种激光器的功率能在红外波段达到10 kW以上，在0.3～60 μm达到千瓦水平。日本原子能研究所的自由电子激光器能在准连续态工作，功率为～0.1 kW或更高。计划振荡功率会提高到1 kW。讨论了建立功率为20 kW，振荡波长为1.5 μm的工业用自由电子激光器的概念。     

硬X射线自由电子激光分束延迟光学系统

为解决硬X射线自由电子激光装置难以提供皮秒至纳秒区间时间分辨的问题，提出了面向目前在建的上海硬X射线自由电子激光装置分束延迟的系统设计。采用基于晶体衍射的延迟方法设计分束延迟光学系统，计算了延迟时间范围，模拟了系统光通量，搭建了一台样机并进行了光路对准实验。该设计采用空间分光方式，将入射脉冲分为两个部分，并通过路程差在二者之间引入时间延迟，具体的原理样机设计适用于光子能量在7～11 keV范围，最多能实现-15.4～503.3 ps的时间延迟。使用Shadow模拟了样机设计的光通量，两个分支光通量分别为33.54%和33.64%，符合1∶1的设计目标。使用绿光激光进行了样机的光路对准实验，证明该样机能使空间分光后的两束光重新复合，为后续X射线验证实验提供基础。该设计具有空间尺寸小、延迟范围大、入射能量和延迟时间连续可调的优点，为上海硬X射线自由电子激光装置的分束延迟系统研制提供参考。     

自由电子激光器的现状和应用

１引言 自由电子激光器可以工作在整个电磁谱区，并且正在迅速填补普通光源遗留下的光谱空白。自由电子激光器已经运转在微波至真空紫外区，平均功率达几千瓦，峰值功率达到千兆瓦。目前，自由电子激光器的发展方向是更高的平均功率和更短的波长。 自由电子激光器由电子束和它     

使用静电加速装置的红外自由电子激光器

从近紫外到近红外(2000埃到25 μm),我们已经得到大量相干光源，其中某些是在有限范围内可调谐的。在光学光谱以外的区域(即远紫外和远红外)，普通激光源几乎没有什么辐射，而自由电子激光器在此区域则是一枝独秀。以前的文章曾经介绍过自由电子激光器谐波倍频用于真空紫外和极紫外的前景。在光谱区的另一端，加州大学圣巴巴拉分校的一台以静电加速器为基础的宽调谐新颖远红外自由电子激光器两个月前开始在400 μm波长处产生激光作用。     

X射线准分子激光的实用化研究

日本理化学研究所致力于X射线准分子激光器的实用化研究，从物理、生物学的基础研究到工程领域，指望用这种器件获得广泛用途。X射线激光作为蛋白质的精密结构分析和超大规模集成电路制造用的光源，它的实用化将指日可待。     

高增益谐波发生器式自由电子激光器

演示了高增益谐波发生器式自由电子激光器，我们采用激光种子源的自由电子激光，经纵向杆干，放大和傅里叶变换限制在种子源激光的谐波输出，种子源二氧化碳激光在波长10.6μm产生饱和，在二次谐波波5．3μm输出放大的自由电子激光，实验证明将这种技术和方法应用到光谱的真空紫外区的理论基础，推广这种方法的最终目的的提供产生非常强的高度相干硬X射线源。     

斯坦福大学准备试验新的存储环自由电子激光器

1988年末，斯坦福大学将对一类新的自由电子激光器进行初步试验。这台激光器的电子束能量为1.3亿电子伏，用来将髙能激光波长推入光谱的紫外和软X射线波段。     

北京大学1.3 GHz射频超导加速腔研究进展

射频超导腔是超导电子加速器的核心部件,1.3 GHz 9cell超导腔被欧洲X射线自由电子激光、美国直线加速器相干光源二期等大科学装置采用,也是中国在建上海硬X射线自由电子激光装置、未来环形正负电子对撞机、国际直线对撞机等项目的关键设备.9cell超导腔的国产化、产业化对我国大科学装置的建设非常重要.本文在简要介绍超导...     

利用沟道辐射获得X激光

Motz首次提出自由电子激光器，而斯坦福小组又在实验上成功地获得了波长3.4 μm激光。但是,要用它来获得X激光就很困难,原因是波长很短,无反射镜。本文提出一种可以用来获得X激光的新型装置，办法是利用弯晶的沟道辐射,而X射线正好作为动力衍射波在晶体中传播。     

自由电子激光器中电子的减速

据美国西北数学科学公司的斯莱特（J. Slater) 报导，他们已首次观察到自由电子激光器中自由电子有很大的减速。斯莱特博士把这一观察称为是向实现高效自由电子激光器迈出“极其重要的一步。”     

用自由电子激光产生高次谐波

布鲁克海文国家实验室与阿贡国家实验室已演示一种高增益谐波产生自由电子激光器 ,他们希望它能导致发展出硬 X射线激光。其原理论证实验已有叙述 ,在布鲁克海文用一 0 .5MW CO2 激光的 2 0 0 ps1 .0 6 μm脉冲作种籽脉冲。种籽脉冲在一次波荡器与 4 0 Me V电子束相互作用 ,产生能量调制。色散磁铁将此能量调制转化为相干空间密度调制 ,在第二波荡器产生 5.3μm相干光。研究者计划用 Ti∶宝石激光器的 2 6 6nm的三次谐波作种籽 ,输入该装置 ,产生真空紫外光。进一步的实验可使用更多的增益级 ,使输出提高至 X射线区。用自由电子激光产生…     

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...     

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…