储存环相干谐波自由电子激光器新光学速调管工作状态分析

合肥国家同步辐射实验室(NSRL)正在开展储存环相干谐波自由电子激光研究,为了在较高电子束能量下进行实验、且具有较高的相干辐射强度,光学速调管从原来的对称结构改造为非对称结构。分析了相干谐波实验中各参数之间的关系,及对相干谐波辐射的影响,并给出了两种工作状态下的最佳工作参数。

NSRL储存环相干谐波自由电子激光实验总体布局

国家同步辐射实验室(NSRL)正在开展储存环相干谐波自由电子激光研究;目标是获得266nm相干辐射输出;并且获得较高的相干增强因子。给出实验的总体布局;包括电子束、种子激光及光学速调管的性能;介绍了种子激光扫描聚焦系统、同步系统、光学速调管磁极间隙控制系统、磁场测量系统及辐射测量系统。

相干谐波储存环自由电子激光

相干谐波自由电子激光不用光学谐振腔及反射镜，可望工作在紫外和真空紫外光波段，是第四代同步辐射光源的可能途径之一．由于对束流品质要求很高，相干谐波自由电子激光首先是以储存环作为驱动器而发展起来的．由于光阴极微波电子枪的发展和直线加速器技术的进步，目前，已开始有直线加速器驱动的高增益相干谐波自由电子激光的建议．文章介绍了相干谐波储存环自由电子激光的原理。

储存环自由电子激光相干谐波实验的同步系统

为了获得短波长自由电子激光（ＦＥＬ），可以使储存环中的相对论性电子与外加强激光脉冲在光学速调管中充分耦合，从而产生高次谐波的相干辐射。为使耦合充分，必须使电子束团与激光脉冲在时间和空间上完全同步。其中空间上的同步可通过调节外激光的光路来实现，给出了实现时间上同步的一种方案。

储存环光速调管自由电子激光的电子束密度调制

在文［１］讨论了电子束能量调制的前提下，讨论电子束在光速调管中色散段的密度调制，以及诸多因素对密度调制的影响。给出了色散段设计参数的选择原则，并讨论了电子束主要参数的限制。最后结合合肥同步辐射环的参数给出了一组储存环紫外波段自由电子激光中密度调制的参考数据。

用非对称光学速调管的相干谐波自由电子激光

使光学速调管第二段波动器的磁场参数与光场的高次谐波共振，与对称光学速调管情况相比，可使产生的相干谐波辐射强度提高。对三次谐波，强度提高为对称情况的２．６倍。

谐波驱动自种子自由电子激光方案模拟

在自由电子激光(FEL)中,谐波驱动自种子(HLSS)可以减小自放大自发辐射(SASE)机制的辐射带宽、提高X射线波段FEL的谱亮度,其原理已被FLASH、PAL、European XFEL等实验室验证。HLSS可改善SASE FEL的相干性,但同时相对SASE并没有提出新的硬件需求,因此可以很方便地应用于国内在建或运行在SASE机制的自由电子激光装置。本文对HLSS方案实现窄带宽效果的原理进行了归纳,给出了波荡器参数的定量条件;随后使用深圳中能高重复频率X射线自由电子激光的典型参数进行模拟,模拟结果表明在出光波长为4.5 nm与6.75 nm时,HLSS的带宽减小至SASE的1/2左右,同时谱亮度提高至2倍左右。

Echo-enabled谐波放大自由电子激光参数

通过数值模拟,结合解析计算分析,研究了Echo-enabled谐波放大自由电子激光对装置参数和主要束流参数变化的独立敏感性,给出了谐波聚束因子和饱和功率随参数变化的数值模拟结果;对色散段由相干同步辐射效应引起的能散和发射度增长进行了估算和数值模拟。结果表明:相干同步辐射效应引起的切片能散和切片发射度增长在5%以内,对最后辐射影响不大。

自由电子激光器

TN248.6 2000042436相干谐波储存环自由电子激光=Harmonic generationstorage ring free electron lasers[刊,中]/刘金英(中国科技大学近代物理系.安徽,合肥(230026)),贾启卡,何多慧(中国科技大学同步辐射实验室.安徽,合肥(230029))//物理.—1999,28(12).—720—723介绍了相干谐波储存环自由电子激光的原理。

上海软X射线自由电子激光外种子运行模式的模拟研究

上海软X射线自由电子激光用户装置(SXFEL)是我国首台可以运行在水窗波段的自由电子激光装置,未来可以为5个实验线站供光,其主要运行模式为自放大自发辐射模式以及外种子模式。本文就SXFEL的外种子模式进行了从头到尾的模拟研究,主要包括EEHG-HGHG混合级联与单级EEHG两种方案。模拟结果表明,虽然EEHG-HGHG混合级联模式较为复杂,但能够产生更高功率的高次谐波辐射。除此之外,我们还研究了各种三维效应对EEHG的影响。模拟和分析结果表明,通过上述两种方案,采用紫外波段的种子激光,用户可以得到全相干、窄带宽、短脉冲的水窗波段自由电子激光。

自由电子激光器

TN248.6 2002020973无纵向电场分量离子波纹摆动器自由电子激光=Non- longitudinal electric field ion ripple wiggler for afree - electron laser[刊,中]/姜孟瑞(聊城师范学院物理系.山东,聊城(252059)),祝家清(华中师范大学物理系.湖北,武汉(430079))∥光电子·激光.—2001。

自由电子激光器

TH248.6 2004031701 自由电子激光对GaAs/AIGaAs异质结构材料电学性质的影响=Investigation of electricity property of GaAs/AlGaAs heterostructure material influenced by FEL[刊,中]/张猛(四川大学物理系,辐射物理及技术教育部重点实验室.四川,成都(610064)),林理彬…∥中国激光.—2003,

合肥储存环相干辐射实验的参数优化研究

对光学速调管相干辐射的物理过程进行了研究 ,并编制了三维模拟程序 ,利用实测磁场值 ,分析了影响自发辐射调制率的主要因素 ,提出了优化的激光功率和Nd 值。

用ICCD作光开关测量储存环中光学速调管谐波超辐射

用高通断比 ICCD作为快速光开关 ,在中国科学技术大学的 80 0 Me V电子储存环上建造了一套光学速调管谐波超辐射测量系统 ,从每隔 1 0 6个自发辐射脉冲 1个谐波超辐射脉冲所形成的脉冲链里选出超辐射脉冲 ,测量谐波辐射的相干增强因子和谱宽。

储存环全相干光源

基于电子储存环的同步辐射具有稳定性高、光子能量范围广、支持多用户等优势,但其辐射相干性较差。在储存环上实现相干辐射不但可以大幅提高辐射光的相干性,同时还可以极大地提高特定频谱范围内的光通量、亮度和能量分辨率。随着光通量的提高,其功率有可能达到工业应用的水平,这将拓展光源的应用范围。回顾了基于电子束储存环的各类相干光源的发展历史,并展望其发展趋势。

相干谐波辐射的测量方法和系统

研究了光学速调管自发辐射谱，其调制率已达０．８０，即将进行相干谐波辐射实验。介绍了相干谐波辐射实验的主要考虑因素、相干增强因子的测量方法和测量系统以及种子激光与电子束的准直和同步。

提高相干谐波输出的一种新方法

本文利用自由电子激光(FEL)纵模统一理论讨论了光学速调管自由电子激光相干谐波的输出情况。从物理上分析了非对称光学速调管的设计,得出了采用非对称的光学速调管可使FEL的相干谐波输出提高近30％。

CHG-SRFEL光学速调管磁极间隙全闭环控制系统

描述了CHG SRFEL光学速调管磁极间隙全闭环控制系统的原理,给出了系统硬件结构和软件设计。可独立或同步调节光学速调管调制段、色散段及辐射段磁极间隙的大小,分辨率达到20μm,精度达到5μm。通过改进系统位置监测设备,可进一步提高分辨率及精度。系统已经在光学速调管磁场测量、垫补中使用,具有精度高、安全性高、操作方便等特点。

由基模群聚产生的相干谐波的功率减少和电子束质量

解析地研究了电子束的热效应对由基模群聚电子束产生的相干谐波功率的影响,并与外源预群聚电子束产生相干谐波的机制进行了比较.

光学速调管改造后辐射段磁场垫补和测量

合肥国家同步辐射实验室正在开展储存环相干谐波自由电子激光研究,并对原来的光学速调管进行了改造。磁场的垫补和测量方法由原来的整体测量改为分段进行,垫补的使用使各段积分场及位相误差都尽可能小。详述了合肥储存环的光学速调管辐射段磁场垫补的三种方式,测量了垫补前后不同间隙下积分场分布、位相误差及横向均匀度,各项指标都达到了要求。同样的方法将用于色散段和调制段磁场垫补与测量中,为相干谐波自由电子激光研究提供实验保障。