自由电子激光器

摘要： 自从20世纪70年代在斯坦福大学构思并演示了第一个自由电子激光器(FEL)以来,其作为一种高平均功率光源而受到广泛关注.FEL的光是由自由电子产生的,所以可被设计成几乎任何波长的激光,此外,其增益介质不会被任何传统的方法破坏.因此,在过去的几十年里,已经出现了一些雄心勃勃的尝试以设计和构建高平均功率FEL.文中提供了一个关于FEL原理的概述,总结了其关键技术及军事方面的研究,并对其未来发展进行展望.

摘要： 光是我们认识世界的重要媒介。人类能看到的光在光谱上只是很窄的一段,在可见光之外,还存在着各种波长的电磁波。它们虽然不能直接帮我们用肉眼观察多彩的世界,但是它们各自都有着不可替代的用武之处,X射线就是其中的典型代表。

摘要： 面对日趋严峻的激光武器威胁,探索反激光武器可行技术.激光武器的发展使未来战争的军事思维和作战模式发生深刻变化,形成了新质作战能力,探索各种反激光武器技术已经成为迫切需要解决的难题.从激光武器威胁出发,对激光武器的技术现状和体制发展趋势进行分析.将生存力作为第一要素,反激光武器作战遵循"不被探测→不被击中→不被摧毁"流程.根据不同的威胁环节和作战目的 ,探索可能的技术途径,实现反激光武器作战效能,提高重要军事目标和作战平台在激光武器威胁下的生存能力.

摘要： 欧洲电子激光器(EuXFEL),即目前世界上最大的X射线自由电子激光器,于2017年5月首次出光。该设施建在德国汉堡的一条3.4千米长的隧道里,于2017年9月交付使用。2018年8月迎来了另一个里程碑--第一篇基于该激光器实验结果的科学论文发表了,该论文作者使用该激光器探索蛋白质微晶的三维结构。

摘要： 来自美国能源部劳伦斯伯克利国家实验室和美国伊利诺斯州莱蒙特阿贡国家实验室的研究人员开发了一种样机超导波荡器（SCU），并证明它可以用于当代的X射线自由电子激光器（FEL）以增加其功率、效率、多功能性和耐久性。该团队建造并测试了一个1．5m长的SCU磁铁，其线圈含有铌钛超导线。研究人员使用室内低温系统和磁测量技术，确认该样机满足所有x射线FEL技术要求，包括沿整个磁体的高精度磁场质量和一致性。

摘要： 激光由于它的相干性好、能量高、方向性好等特点在通信、医疗、工业、军事上的应用越来越广泛.激光通常是由激光器产生的.自由电子激光是一种以在周期磁场中作振荡的相对论优质电子束作为工作物质的大功率、可调谐的相干辐射源,它的物理基础是运动的自由电子对电磁波的受激散射.由于电子不像在普通激光器中那样受原子所束缚,电子是"自由"的,故叫自由电子激光.它具有高功率、高效率、波长的大范围调谐和超短脉冲的时间结构等一系列优良特性.

摘要： 2017年9月2日,清华大学电子工程系黄翊东教授和刘仿副教授,带领科研人员研制出了集成自由电子光源的芯片,在国际上首次实现了无阈值切伦科夫辐射,是我国科学家率先实现的重大理论突破,加速了自由电子激光器小型化进程.自由电子激光器可望用于研究凝聚态物理学、材料特征、反导弹激光武器、雷达、等离子体诊断等,在基础物理、国防军事、生物医疗、信息科学等领域具有重要应用价值.

摘要： 美军加速150千瓦级激光武器验证 2015年10月，诺-格公司获得美国海军研究办公室（ONR）的激光武器系统验证机（LWSD）150千瓦级固态舰载自由电子激光器第一阶段合同，要求在一年内完成详细设计和组装．LWSD将加快固态激光器技术的成熟度达到6级，最终列装第11A批次阿利·伯克级驱逐舰。

摘要： 针对储存环自由电子激光器(SR-FEL)激光谐振腔腔镜对于光学膜系的要求,利用电子束蒸发沉积技术,研制了宽带与双带两种"HfO2/SiO2+Al2O3/SiO2"腔镜光学膜系.所研制的宽带紫外(UV)光学膜系,其光谱可调谐范围为320～390nm,在355nm中心波长的透射率测量值为T(355nm)=0.097﹪,绝对反射率测量值为R=99.349﹪;所研制的双带谐振腔光学膜系,其光谱调谐范围分别位于200～274nm与320～375nm.在不同波长处的光学透射率测量值分别为T(198nm)=1.275﹪,T(248nm)=0.028﹪,T(266nm)=0.100﹪,T(355nm)=0.194﹪.在不同波长处的绝对反射率测量值为R(248nm)=98.423﹪,R(266nm)=98.298﹪,R(355nm)=99.651﹪.

摘要： 该文建立了离子通道引导的静磁泵自由电子激光器线性理论，介绍了电子手横向摇摆运动和轴向电子群聚，并得到了与文献一致的线性区的色散方程，从这一色散方程出发可以方便地得到喇曼区和高增益康普顿区的最大增大率。

摘要： 本文基于介质加载光栅慢波结构,用场匹配法推导了有限厚度、填充比不为1(电子注宽度与光栅宽度比值s/w)情况下结构的热色散方程.数值计算出热色散方程的复数解,求出线性增长率.讨论了电流不变和电流密度不变两种情况下,电子注填充比s/w对峰值增长率的影响.结果表明:当电流不变时,s/w小于0.1时,峰值增长率随其增大而迅速增大;s/w大于0.1时,峰值增长率随其增大而减小.当电流密度不变时,峰值增长率随s/w的增大先增大后减小.

摘要： 150～500 mm长度的各种X射线光学元件可用于光束导引,光束调整,以及单色化.本文介绍了两种不同的大型X射线反射镜.第一种为单层反射镜,这种反射镜以2°掠入射角在软X射线区(50～200 eV)起全反射镜作用,可用于自由电子激光器,如德国汉堡的FLASH.第二种是多层镜,由于它的布喇格反射特性,适于作为反射镜以0.4～1°的入射角用于硬X射线区(20～50 keV),如层析光束线的同步辐射存储环中.两种反射镜都用最新物理汽相淀积法制备,并用磁控溅射来实现X射线光学应用所需要的优良光学品质.这一淀积工艺使不同批次的镀膜稳定性良好,有利于实际反射镜在优质衬底上的最后淀积.单层镜和多层镜在它们的相关能量范围内都有很高的反射率,表面粗糙度也很低,且在整个光学波长区这些特性表现均匀.文中所叙相关研究都是借助X射线反射计量(XRR)法,透射电子显微镜(TEM)、光学轮廓仪(OP),以及原子力显微镜(AFM)完成的.

摘要： 本文采用PIC模拟方法对同轴混合铁磁遥摆器自由电子激光器进行了研究,研究了这种放大器的特性,并分析了等离子体填充对其性能的影响.结果表明,这种同轴摇摆器结构FEL在工作电压较低(205KV)的情况下仍可以得到较好的放大输出,效率达到27.3％,饱和功率达到兆瓦级;等离子体填充对器件的性能有一定的影响.

摘要： 该文介绍了用啁啾脉冲探测THz辐射的两种方法,光谱仪法和互相关法.对光谱仪法的时间分辨率问题进行了理论分析.用实验证明互相关法的时间分辨率与时间延迟的时域谱方法相当.最后,介绍了用啁啾脉冲THz辐射探测新方法对自由电子激光器内的高能电子束的长度进行测量的原理与实验装置.

摘要： 本文从热阴极微波电子枪中粒子动力学特点特点出发,系统介绍了用于北京自由电子激光器(BFEL)的多腔热阴极微波电子枪的物理设计、模拟计算结果,并且给出了其实验研究的结果.实验结果表明该热阴极微波电子枪很好地抑制了电子反轰效应,得到通过α磁铁的束流强度约为200mA,束流发射度约为20~30π.mm.mrad.

摘要： 该文提出了一种加油向引导磁场和离子通道的自由电子激光器，在强的引导磁场和离子通道条件下，分析了电子的横向运动和轴向群聚，得到了线性区的色散方程。

摘要： 在对中物院高功率THz FFL装置理论分析和设计的基础上，针对目前THz FEL光腔设计面临的主要难点，提出了椭圆型耦合输出光腔的设计方案，并对椭圆型耦合输出光腔代替传统FEL光腔的优势、光腔品质、耦合效率等进行了分析研究。研究表明，椭圆型耦合光腔的设计更适合目前THz FEL的光斑特点，可使光腔输出功率提高33％以上，输出耦合效率即光腔品质可提高30％-70％；随着辐射频率的提高，椭圆孔耦合输出光腔的优势提高就更为明显。

摘要： 一种用于提供电子束的注入器装置。注入器装置包括用于提供电子束团的第一注入器和用于提供电子束团的第二注入器。注入器装置可操作为以电子束包括仅由第一注入器提供的电子束团的第一模式和电子束包括仅由第二注入器提供的电子束团的第二模式操作。

摘要： 本发明涉及一种自由电子激光系统，包括生成能够在第一传播方向(Oz)上传播的相对论性电子(21)的包(20)的装置(2)，和生成能够与相对论性电子(21)的包(20)进行相互作用的变换器光束(30)的装置(3，3′)。在该系统中，变换器光束(30)在被包(20)的传播方向(Oz)贯穿的相互作用区域(4)由在不同方向上传播的且每个都在与所述包(20)的所述传播方向(Oz)正交的平面内具有至少一个非零分量的至少两条激光束(31，32)结合产生。本发明还涉及包括俘获和引导被注入相互作用区域(4)的相对论性电子(21)的包(20)而生成自由电子激光束并实现这样的自由电子激光系统的方法。

摘要： 一种用于提供电子束的注入器装置。注入器装置包括用于提供电子束团的第一注入器和用于提供电子束团的第二注入器。注入器装置可操作为以电子束包括仅由第一注入器提供的电子束团的第一模式和电子束包括仅由第二注入器提供的电子束团的第二模式操作。

摘要： 本发明涉及一种自由电子激光系统，包括生成能够在第一传播方向(Oz)上传播的相对论性电子(21)的包(20)的装置(2)，和生成能够与相对论性电子(21)的包(20)进行相互作用的变换器光束(30)的装置(3，3′)。在该系统中，变换器光束(30)在被包(20)的传播方向(Oz)贯穿的相互作用区域(4)由在不同方向上传播的且每个都在与所述包(20)的所述传播方向(Oz)正交的平面内具有至少一个非零分量的至少两条激光束(31，32)结合产生。本发明还涉及包括俘获和引导被注入相互作用区域(4)的相对论性电子(21)的包(20)而生成自由电子激光束并实现这样的自由电子激光系统的方法。

摘要： 本发明公开了一种用于振荡器型自由电子激光器的光学谐振腔及激光器，光学谐振腔包括：上游反射镜、平面反射镜和下游反射镜呈三角形分布设置于真空室内；上游反射镜与平面反射镜之间的光路通过真空管道与光波导连接，光波导外侧设置波荡器；平面反射镜与下游反射镜之间的光路通过真空管道连接；下游反射镜与上游反射镜之间的光路通过真空管道连接；上游反射镜的中心部位设有中心耦合输出孔；上游反射镜与平面反射镜和下游反射镜之间构成三边环形光路的光学谐振腔。在不影响光谱间隙以外波长的耦合输出功率的情况下，本发明大大改善光谱间隙处耦合输出功率低的问题，从而提升了振荡器型自由电子激光器的整体性能。

摘要： 一种光学组件，用以将自由电子激光器的输出束引导至EUV投射曝光装置的下游照明光学组件。光学组件具有第一及第二GI反射镜，其每一个具有将由输出束撞击的结构化反射表面。在第一GI反射镜上的第一入射角大于1mrad且小于10mrad。产生最大的第一散射角，其为第一入射角的至少50％且至多100％。在第二GI反射镜上的第二入射角为第一入射角的至少两倍大。输出束的最大第二散射角为第二入射角的至少30％且至多100％。两个GI反射镜上的两入射平面包含相对彼此大于45°的一角度。具有两电极的中空波导及离子化光源可为此光学组件的构成部分。具有至少一个磁极靴对的磁体配置同样可为此光学组件的构成部分。

摘要： 本发明公开了一种用于自由电子激光器的可切换反射镜的光学谐振腔，包括大理石底座、真空腔体、多个反射镜及镜托、镜台卡槽、六维精密调整平台、反射镜的镜库及其运动机构、抓镜机械手及其运动机构；真空腔体连接所述大理石底座并置于其上，多个反射镜及镜托、镜库、抓镜机械手、六维精密调整平台均处于所述真空腔体内，六维精密调整平台竖直放置并与所述真空腔体的底板连接。可实现多个反射镜在线快速切换，且每个反射镜切换到工作位置后均可实现五维独立精密调节。由于单个反射镜的曲率、耦合输出孔大小均已固定，仅能覆盖较小范围的振荡器自由电子激光输出。可应用于红外、太赫兹科学技术领域、如太赫兹成像、能源化学研究等。

摘要： 本发明公开了一种用于振荡器型自由电子激光器的光学谐振腔及激光器，光学谐振腔包括：上游反射镜、平面反射镜和下游反射镜呈三角形分布设置于真空室内；上游反射镜与平面反射镜之间的光路通过真空管道与光波导连接，光波导外侧设置波荡器；平面反射镜与下游反射镜之间的光路通过真空管道连接；下游反射镜与上游反射镜之间的光路通过真空管道连接；上游反射镜的中心部位设有中心耦合输出孔；上游反射镜与平面反射镜和下游反射镜之间构成三边环形光路的光学谐振腔。在不影响光谱间隙以外波长的耦合输出功率的情况下，本发明大大改善光谱间隙处耦合输出功率低的问题，从而提升了振荡器型自由电子激光器的整体性能。

摘要： 本发明提供了一种用于自由电子激光器(FEL)或同步辐射源(SRLS)的电子注入器。其中，本发明的电子注入器包括真空腔、电子发生器、装设在该真空腔内的电子加速器，真空腔上设有一电子束出射口。电子发生器包括一激光器和一装设在真空腔内的光阴极盘，光阴极盘上设有若干个子光阴极。光阴极盘通过一支撑装置活动式装设在真空腔内，并能使激光器发出的激光束聚焦在不同的子光阴极上。本发明提供一种结构简单、操作方便、寿命长和可在线更换光阴极的用于自由电子激光器(FEL)或同步辐射源(SRLS)的电子注入器，以解决现有自由电子激光器(FEL)或同步辐射源(SRLS)的注入器结构复杂、光阴极使用寿命短的缺陷。

摘要： 本发明涉及一种自由电子激光器的微型波荡器，其中自由电子激光器包括可输出X方向偏振激光的光学处理单元和用于产生周期变化的横向偏转电场以对沿Z方向射入的电子束进行偏转的微型波荡器。所述微型波荡器包括反射层、位于反射层之上的基底层和位于基底层上的光栅，所述光栅排列在电子束的射入方向上。本发明的自由电子激光器采用了微型波荡器，由于采用光学约束，而非传统的磁约束，微型波荡器尺寸可做到很小，进而缩小了自由电子激光器的尺寸。且微型波荡器的周期比常规磁性元件构成的波荡器小，在产生相干辐射光时，能够降低对电子束能量的要求。