HUST自由电子激光太赫兹源的光学系统研究

目录

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1绪 论

1.1 研究背景与意义

1.1.1太赫兹波特点及应用简介

1.1.2 自由电子激光基本原理

1.1.3 自由电子激光太赫兹源的特点

1.2 国内外THz-FEL源概况

1）法国的CLIO（Centre Laser Infrarouge d'Orsay）装置

2）俄罗斯的NovoFEL装置

3）德国的FELBE U100装置

5）中国CAEP FEL装置

6）国内其他在建的装置

1.3国内外THz-FEL源的光学系统研究

1.4 HUST紧凑型自由电子激光太赫兹源

1.4.1 HUST-FEL概况

1.4.2 HUST-FEL光学系统

1.5论文研究内容及论文结构

1.5.1研究内容

1.5.2论文结构

2 紧凑型低损耗光学谐振腔结构研究

2.1 引言

2.2光腔内光场稳态模式分析

2.2.1光学谐振腔基本结构设计

2.2.2 波荡器间隙对腔内模式的影响

2.3 光场模式演变的仿真计算

2.3.1自由传播区域

2.3.2光学谐振腔反射镜

2.3.3波导传播区域

2.3.4光腔单次回程的光场模式演化分析

2.3.5 HUST-FEL的增益计算

2.4 光学谐振腔几何设计

2.4.1反射镜曲率半径与类型

2.4.2波导尺寸

2.4.3 耦合输出孔尺寸

2.5本章小结

3 光学谐振腔与束流轨道的准直研究与实现

3.1 引言

3.2光轴和束流的偏轴容忍度理论分析

3.3光轴和束流的偏轴容忍度的数值计算

3.4基于激光系统的三轴共线校准方案

3.4.1光轴校准方案

3.4.2电子束校准方案

3.5实际校准系统的搭建及测试结果分析

3.5.1 磁场中心轴参考线的建立

3.5.2 建立激光参考线

3.5.3腔镜准直

3.5.4 束流准直

3.5.5传输线及光谱仪的光路校准

3.5.6校准系统校正结果

3.6本章小结

4太赫兹源绝对功率谱测试平台的实现与调试验证

4.1 引言

4.2低损耗太赫兹传输线的设计

4.2.1 太赫兹波在大气中的衰减

4.2.2传输线中的太赫兹辐射的光路设计与衍射损耗分析

4.2.3传输线中材料的吸收特性

4.2.4传输线的传递函数校正

4.3 FEL太赫兹源的功率与频谱特征

4.3.1 波荡器辐射能谱

4.3.2弯铁辐射能谱

4.3.3黑体辐射源的理论功率谱

4.4FEL THz功率及频谱测量方案

4.4.1 傅里叶变换红外光谱仪测量原理

4.4.2 基于双黑体辐射源的傅里叶红外光谱仪绝对功率测量

4.5 实际太赫兹频谱与功率测量系统的搭建

4.5.1 频谱与功率测量系统的光路设计

4.5.2 QCL脉冲太赫兹源的绝对功率测试验证

4.5.3 QCL脉冲太赫兹源的频谱测试验证

4.5.4自由电子激光太赫兹辐射的测试结果

4.6本章小节

5 全文总结

5.1本文的创新点

5.2 工作展望

致 谢

参考文献

附录A 攻读博士学位期间所取得的学术成果