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。

太赫兹自由电子激光器的成像原理及进展

主要介绍了几种自由电子激光器进行太赫兹成像的原理和方法,并给出了俄罗斯和韩国等研究人员最近一两年的实验结果。指出现在太赫兹成像正向三维成像的方向发展。

离子通道自由电子激光器中平衡态电子的科尔莫哥洛夫熵

基于拉曼型自由电子激光器,研究了离子通道自由电子激光器中相对论电子运动的稳定性,分析了电子运动的科尔莫哥洛夫熵,以MIT实验数据为例,分别研究了离子密度、绝热压缩场、自身场对电子的运动和电子运动的稳定性的影响。结果表明:绝热压缩场对电子运动有较大影响,但几乎不会影响电子运动的稳定性;离子密度、自身场对电子运动的稳定性有实质性影响。

喇曼自由电子激光器布拉格腔设计

本文介绍一种可用于喇曼自由电子激光器的布拉格腔实用化设计。如果激光器的互作用区漂移管波纹满足布拉格条件,则其分布反馈机理构成了类似于普通激光谐振腔的布拉格腔。该腔既可有效地选定中心频率,又可望提高准单模运转的喇曼自由电子激光器电子效率及其输出功率。

远红外自由电子激光器的整体数值模拟

基于中物院通红外自由电子激光装置，采用一种注重横向问题的整体数值模拟方法进行了计算．并将结果与随机抽样的计算结果作了比较，发现两者差异较大，自由电子激光的性能强烈地依赖于电子束性质．采用这种整体数值模拟方法对于较准确地计算和预计自由电子激光器诸光学参量是必要的．

利用Compton散射对自由电子激光器的研究

通过坐标变换的方法,利用康普顿散射对自由电子激光器(FEL)的自发辐射进行了研究,精确地推导了FEL的自发辐射的波长公式,其近似式就是经典散射理论推导的自发辐射波长公式;对自发辐射的辐射功率也进行了近似推导,结果与经典散射理论公式一致。

自由电子激光器的一些改进方案

自由电子激光器（ＦＥＬ）能否充分发挥其优异特性而走向实用，最终将取决于器件能否小型化。作者对现有喇曼自由电子激光器的控制系统及加速器部分进行了改进，使其体积大为减小，并对小型化ＦＥＬ的设想进行了总体布局。

自由电子激光器在医学中的应用

将激光应用到医学中 ,每套激光参数的选择都需要在效率及间接副作用之间作出权衡。以前的激光光源的参数可调范围非常小 ,不适合研究需要。自由电子激光器可以调整组合不同的波长、能量和脉宽 ,为材料科学、化学技术、生物物理科学、医学应用、表面研究和固体物理研究的发展提供了一种独特的全新研究方法。眼外科、牙外科、神经外科和心血管外科的研究表明 ,自由电子激光器开辟了激光 组织相互作用以及临床使用优化系统性研究的新纪元。它在减少时间、花费以及降低风险方面起了重要作用 。

在环型自由电子激光器中电子运动的混沌特性

本文分析了相对论性电子在环型摆动器磁场,轴向磁场和由非中性电子束产生的平衡自电场和自磁场中的运动。通过数值计算画出Poincare截面映射图,表明当自场足够强时,这种运动变成混沌的。虽然现实的环型摆动器场和自场一样使电子运动方程成为不可积的,但自场使运动产生混沌的作用要比摆动器场强。轴向磁场有抑制混沌发生的作用。

反向导引场自由电子激光器的三维非线性模拟

对Ｃｏｎｄｅ－Ｂｅｋｅｆｉ反向导引场自由电子激光（ＦＥＬ）放大器实验进行了三维非线性分析。当引入一类似于回旋自谐振脉塞收缩角（ｐｉｎｃｈａｎｇｌｅ）参数的电子束入射角参数后，其模拟计算结果与实验相符。

用渐变间隙的矩形波导提高远红外自由电子激光器的效率

提出使用渐变间隙的矩形波导提高远红外自由电子激光器效率的新思想．在理论上用单粒子模型分析了提高效率的机制，并用数值模拟对理论作了验证．

自由电子激光器起振阈值参数关系

在全面考虑了电子束的能散度，发射度以及Ｗｉｇｇｌｅｒ的随机场误差和谐振腔损耗等系统参数后，求解了暖束及场误差条件下的自由电子激光（ＦＥＬ）自治方程组。用稳态场条件定标了ＦＥＬ起振的阈值参数关系。最后用四台典型的小信号ＦＥＬ实验参数验证了本文得到的阈值参数关系。

81—7M—01加速器用于喇曼自由电子激光器的设计

本文利用线性理论讨论喇曼自由电子激光器工作点的设计方法,理论分析了其调谐特性和线性增益,并推导出耦合输入频率满足:

自由电子激光器的平面脉冲微型摇摆器磁场误差分析

建立了平面脉冲微型摇摆器磁场分布误差分析的数理模型，采用数值模拟方法，分析计算了微型摇摆器几何尺寸误差对摇摆器磁场分布及电子运动轨迹的影响。

Cherenkov型自由电子激光器中介电系数选择的研究

计算了Cherenkov型自由电子激光器中介质的介电系数的变化对激光器输出性能的影响,结果表明,偏大或偏小的介电系数不仅会降低效率,而且对增益特性产失严重的影响。

自由电子激光器中Cherenkov相干辐射机理研究

由于普通的Compton—Raman型自由电子激光器是一类利用被Wiggler磁场驱动的相对论电子束横向动能转换成辐射能的装置,在这种系统辐射机理中,大部分电子束的纵向动能没有被利用。为进一步提高能量转换效率,我们根据一种系统可形成二种不同辐射机理的原则,以及现有的相对论电子束Cherenkov辐射理论和实验基础,研究了一种把普通自由电子激光器中相干辐射机理和相对论电子束在慢波器件所形成的Cherenkov辐射机理统一于一体的新辐射机理—Cherenkov相干辐射机理。

正交场摆动器自由电子激光器

本文给出了用正交场作为自由电子激光器摆动场的设想,并用流体动力学理论研究了使用正交场摆动器的自由电子激光器.文中通过理论分析论证了在所研究的系统中存在自由电子激光不稳定性,从而肯定了正交场可以用作摆动场的设想.

自由电子激光器的渐近分析

对于波动器磁场纵向渐变的自由电子激光器,不仅渐变锥度对电子能量有累积影响,而且信号场的增长率对电子能量也有累积效应.这些高阶微量可以通过将运动方程和波动方程渐近展开后得到.由电子能量谐振的发生条件可以确定系统参数慢变和更慢变的2种特性以及系统信号场微速、低速和高速等3级不同的增长速率.这是一个有微摄动带慢变参数的强非线性振动系统.

有矩形波导和线性摆动器的自由电子激光器的特性研究

本文研究圆柱电子束通过矩形波导和线性摆动器时产生相干辐射的特性。用线性化弗拉索夫-麦克斯韦方程分析了因对自洽的电子束平衡态引起扰动产生的不稳定性。导出了TM_(mn)模的色散方程并数值计算了辐射频率和增长率与电子束能量、轴向磁场、摆动器强度和波长以及电子束半径的关系。

自由电子激光器用极紫外波段平面变栅距光栅

针对极紫外波段自由电子激光器（大连相干光源,DCLS）对高分辨能力平面变栅距光栅的需求,基于光程差以及像差原理构建了极紫外平面变栅距全息光栅。采用改进的局部优化算法给出了平面变栅距光栅的记录参数,利用全息曝光技术在硅光栅基底上制作了中心刻线密度为600gr/mm、占宽比为0.46、槽深为550nm、有效刻划面积为30mm×30mm的极紫外平面变栅距全息光栅。采用Littrow衍射法测量了平面变栅距光栅的刻线密度,并基于像差理论分析了平面变栅距光栅的理论分辨能力。结果表明：制作的600gr/mm平面变栅距光栅在有效面积内的刻线密度误差小于0.175gr/mm,在极紫外波段（50-150nm）的分辨能力大于12 000,满足自由电子激光器的设计要求。提出的设计及制作方法为制作高质量平面变栅距光栅提供了理论及技术保障。