Study of Polarizer Characteristics with a High-Power Terahertz Free Electron Laser

Though wire grid and strip polarizers are widely used for control of submillimeter radiation, both calculated and experimentally measured values of their transmission are often contradict one another. We have measured the transmission of wire and thin-film photolithographic polarizers at a wavelength of 0.13-mm using 100 W free electron laser radiation and compared the results with previous experiments and calculations. Using a thin-film photolithographic polarizer we showed that radiation of the Novosibirsk FEL after traveling through a 14-m beamline is plane-polarized with the degree of polarization better than 99.6%.     

太赫兹自由电子激光放大器研究

太赫兹自由电子激光(FEL)是获得高功率太赫兹辐射的重要途径,目前运行的太赫兹FEL装置基本上都采用振荡器结构,若采用FEL放大器模式,则可产生具有更高峰值功率的太赫兹辐射。本文以北京大学超导电子直线加速器的束流参数为基础,通过模拟分析确定了太赫兹FEL放大器对太赫兹种子源、电子束流及波荡器等的要求。模拟结果显示,太赫兹种子的峰值功率在10 W以上即可实现太赫兹FEL放大;在较易实现的参数条件下,可获得峰值功率数兆瓦的太赫兹辐射。     

太赫兹Smith-Purcell自由电子激光研究进展

太赫兹电磁波在材料表征、医学成像、无线通信、安全检测等领域有广泛的应用前景,是当前科学研究热点之一。基于自由电子与周期性光栅结构相互作用产生的Smith-Purcell辐射的Smith-Purcell自由电子激光凭借其易加工、可调谐、高功率等优点成为发展高功率太赫兹源的有效途径之一。本文对太赫兹Smith-Purcell自由电子激光的近期研究进展进行了综述,对基于特异Smith-Purcell辐射新型Smith-Purcell自由电子激光以及基于预群聚电子注的Smith-Purcell太赫兹源进行了着重介绍,这两类新型太赫兹自由电子激光结构克服了传统自由电子激光的若干缺点,有望发展为具有重要应用前景的紧凑型、大功率太赫兹源。     

太赫兹自由电子激光放大器研究

太赫兹自由电子激光(FEL)是获得高功率太赫兹辐射的重要途径,目前运行的太赫兹FEL装置基本上都采用振荡器结构,若采用FEL放大器模式,则可产生具有更高峰值功率的太赫兹辐射。本文以北京大学超导电子直线加速器的束流参数为基础,通过模拟分析确定了太赫兹FEL放大器对太赫兹种子源、电子束流及波荡器等的要求。模拟结果显示,太赫兹种子的峰值功率在10 W以上即可实现太赫兹FEL放大;在较易实现的参数条件下,可获得峰值功率数兆瓦的太赫兹辐射。     

自由电子激光器虚火花电子束源的阻抗匹配研究

分析了自由电子激光器的小型虚火花电子束源在去掉脉冲传输线的情况下的阻抗匹配问题 ,并对此进行放电实验。得到了虚火花放电过程中的放电室阻抗曲线 ;并利用小型放电装置在 2 5 5kV的放电电压下得到了束流强度为 4 3kA的电子束输出。     

中物院太赫兹自由电子激光:设计、运行及升级

中物院太赫兹自由电子激光(CTFEL)装置是我国第一台基于超导加速器的高重复频率、高平均功率太赫兹自由电子激光装置。CTFEL利用光阴极直流高压电子枪和超导加速器产生约8 MeV电子束在波荡器中产生自发太赫兹(THz)辐射,并在光腔中受激放大获得饱和输出。得益于在0.7~4.2 THz频谱范围内连续可调以及平均功率大于10 W的特性,CTFEL为材料动力学、太赫兹成像、太赫兹生物学等领域提供了独特的研究平台。自2018年开放成为用户装置以来,每年提供不少于1000 h的稳定出光。未来CTFEL将在现有基础上升级成为红外太赫兹自由电子激光装置,实现太赫兹频率全覆盖以及最大功率大于100 W的目标,力争成为世界先进的长波长自由电子激光装置。     

太赫兹辐射源与波导耦合研究新进展

对国际上关于半导体太赫兹辐射源和太赫兹传输波导之间的耦合问题的研究进展和最新动态进行了较详细的分析和归纳总结.太赫兹频段是一个非常有科学价值电磁波频段,它在信息科学,天文学、医学、环境科学、国防等领域都有广阔的应用前景和应用价值.太赫兹的应用除了太赫兹辐射源,太赫兹传输器件,太赫兹探测器等关键器件之外,还必须解决太赫兹辐射源和太赫兹传输器件之间的耦合问题.     

Free Electron Lasers as a High-power Terahertz Sources

Free electron lasers (FEL) are the lasers which utilize the phenomenon of stimulated undulator radiation. Now they are the most powerful sources of electromagnetic radiation with frequency tunable from 1 to 10 THz. Contrary to most lasers, motion of an electron in the FEL may be described by classical mechanics and classical electrodynamics. Therefore they belong to the family of vacuum electronic devices, such as traveling wave tubes or klystrons. The basics of the FEL physics are discussed. General considerations are clarified through some examples. The Novosibirsk THz FEL is described briefly.     

拉曼自由电子激光器的小型化研究

自由电子激光器的应用前景取决于器件能否小型化。本文对现有拉曼自由电子激光器的小型化进行了总体研究，以期实现台式拉曼自由电子激光器，还对自由电子激光器最终走向实用化具有现实意义。     

空间调制器——实时光处理

空间光调制器（SLM）对我们还是一个比较陌生的名词，但它却正悄悄并稳步地进入我们的日常生活。空间光调制器又称光问，实质上是个随时间变化的挡板。光学十字开关便是它众多功能中的一例。它可看作由一组线性发光体列阵组成的栅，而由一组线性光探测器列阵组成另一个栅，两者互相垂直并隔一小段距离。每个发光体都能照到所有的探测器上。如上所述，这样一种光学十字开关似乎并不引起人们的兴趣。但如在发光体列阵与探测器列阵之间插入一挡板，只有板上能透光的部分可以将特定的发光体与选定的探测器连接。这个挡板就是空间光调制器。这…     

太赫兹波辐射源的研究进展

电磁波谱中的太赫兹波段拥有许多比传统光源更独特的性质,在生物、材料、安检和通信等领域有着非常重要的研究价值,而高功率和高效率的太赫兹辐射源则是太赫兹技术转化为实际生产力的一个重要因素和前提条件.文章分别从以气体、固体和液体作为激发介质的角度,总结了激光与不同激发介质相互作用产生太赫兹波的研究进展.对气体介质中常用的四波...     

自由电子激光器虚火花束源的480 kV实验

介绍了虚火花放电实验 .改变马克斯发生器开关中的放电气体 ,提高了放电的稳定性 .改善虚火花放电室外绝缘油的性能 ,获得了能量为 4 80 ke V,束流为 13k A的电子束 ,电子束的传输距离达到 75cm.证明了摇摆器磁场能提高电子束聚焦性能 .     

Interferometric Characterization of a Semiconductor Disk Laser driven Terahertz Source

Michelson interferometry is used to investigate the pump-power dependent emission bandwidth of a THz emitter based on intra-cavity difference frequency generation in a two-color VECSEL. A multi-mode CW THz signal is found to result from the two simultaneously lasing groups of longitudinal VECSEL modes. Power-dependent experiments reveal a clear correlation between the THz signal bandwidth and the numbers of optical modes involved.     

新型史密斯-帕塞尔自由电子激光实验

介绍一种新型的Smith PurcellFEL实验 ,实验中利用中等能量级的相对论电子束激励 ,由衍射光栅和三反射镜组成的新型准光学系统 ,可以产生可调短毫米波、远红外波段的辐射。主要实验参数为 :电子注能量为 40 0～ 5 0 0keV ,电压脉冲宽度 70ns ,同步脉冲磁场强度 1.2T ,成功地检测到 3mm波段的毫米波信号 ,其峰值功率达到数十千瓦     

A Guided Field for Raman Free Electron Laser Could Be Removed with New Beam Source

A guided field is an important part for focusing the intense beam in Raman free electron laser. A new electron beam source with high brightness of 10¹²A/(m rad)² based on a pseudospark discharge was developed [1]. Numerical simulation showed that the guided field for compact free electron lasers could be removed using the new beam source. An electron beam with 12 kA current and 300 kV voltage was obtained. Self-pinch effect of high current beam was observed, the beam propagates 75 cm with constant diameter of 1.5 mm without guided field.     

Linear Theory of Free Electron Laser with a Plasma-Loaded Cylindrical Waveguide

The dispersion characteristics of plasma–loaded free-electron laser has been analyzed using linear fluid model. The device under consideration consists of the cylindrical metallic waveguide, completely filled with background plasma and a relativistic electron beam which passes through a helical wiggler magnetic field. The result predicts that reasonable plasma density tends to improve the growth rate of the low-frequency optical wave of FEL and causes an shiftup in the operating frequency, However it has little effect on the growth rate of the high-frequency wave. In the plasma–loaded FEL, for the FEL oscillator, it may be tuned by varying the plasma density; and for the FEL amplifier, the wider frequency bandwidth is gained. A critical density n ^c _p for the background plasma density is found.     

三毫米波喇曼自由电子激光器实验研究

研制出新型小周期波荡器，报道三毫米波拉曼自由电子激光器实验。采用Ｉｃｍ周期双绕螺旋线波荡器，在相同加速器能量下，自由电子激光输出波长由８ｍｍ缩短到３ｍｍ。输出功率为１ＭＷ，效率为０．６６％。     

新型Wiggler自由电子激光器的变参数理论

研究了参数可变情况下的新型Ｗｉｇｇｌｅｒ自由电子激光器的增益线型，在小信号条件下给出了增益的解析表达式，从而得到了不同参数条件增益曲线的变化情况，指出了影响增益的最重要的三个因素．     

带轴向导引场激光泵浦FEL的辐射机制分析

本文从单粒子理论出发,讨论分析了相对论电子束同时处于激光泵浦场、轴向导引磁场以及自身辐射场中的运动和辐射过程;结合对辐射波增益的计算,发现这种电磁波泵浦自由电子激光与一般静磁泵浦场中的波粒相互作用以及辐射机制类似,可以从不同角度来加以解释。通过分析计算结果,本文展现了清晰的物理图象。     

基于光学技术的太赫兹相干辐射源研究

由于太赫兹辐射的独特性质和潜在的应用价值, 国内外关于太赫兹波的产生和探测的研究正呈现日益繁荣的景象, 目前太赫兹相干辐射源的研究已成为太赫兹技术领域最重要的前沿课题之一。介绍了产生太赫兹相干辐射的三种主要途径：一是光学技术, 它从高频向低频发展, 其代表为太赫兹激光器, 如气体激光器、半导体激光器和量子级联激光器等; 二是电子学技术, 它由低频向高频发展, 如微波管、固体微波源等; 三是光电子技术, 其频率由1 THz向两侧展宽, 采用超快激光脉冲触发产生太赫兹脉冲。设计了基于光学技术的太赫兹相干辐射系统, 该装置根据气体振转能级跃迁原理, 采用高压直流激励方式产生受激辐射, 波导管谐振腔体, 工作气体为N2, CD4和D2, 经过优化设计, 预计可以产生1.54 THz和1.58 THz的波连续输出。