考虑空间电荷效应的FEL的相对论粒子模拟研究

为了模拟自由电子激光(FEL),我们研制了一维半(一个空间分量,两个速度分量)相对论电磁粒子云(CIC-R)程序。利用CIC-R数值模拟了自由电于激光的时间发展,得到了不稳定谱的线性增长率(模拟得到的线性增长率为0.07),泵浦(冫皮)、电磁波和静电波耦合的色散关系,电子分布函数的发展变化,相空间电子簇聚,非线性饱和和能量转换效率。除了粒子模拟之外,利用单模理论,经过分析简化,由一维假设和单模近似,严格地导出了辐射场和电子运动的方程,编制了单模波—粒子描述程序(SMWPC)。利用这个程序,对3.459mm的Raman型自由电子激光进行了模拟,并用它研究了高γ和可变Wiggler场的设计。研究表明,合理的Wiggler场和其它参数配合可使效率提高到48％。