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1、第36卷第6期原子能科学技术Vol.36,No.62002年11月AtomicEnergyScienceandTechnologyNov.2002高增益自由电子激光光阴极注入器驱动激光系统设计考虑鲁向阳,向 蓉,赵 夔,王莉芳,全胜文,郝建奎,张保澄,陈佳洱(北京大学重离子物理研究所,北京 100871)摘要:高增益自由电子激光对电子束团提出了高品质要求,只有光阴极微波电子枪能够达到这一目标。光阴极微波电子枪的驱动激光器是这一系统的关键之一。北京大学重离子物理研究所设计的驱动激光系统的指标是提供260nm、6～8ps宽、50
2、0μJ的激光脉冲。系统主要由半导体泵浦的钛蓝宝石振荡器、Nd∶YAG调Q泵浦源、再生式放大器、倍频器等组成。系统中采用了腔长调整锁模技术以及相位稳定反馈装置,目的是使激光脉冲的时间抖动小于110ps。关键词:光阴极微波电子枪;驱动激光器;高增益自由电子激光中图分类号:TN243;TN24816文献标识码:A文章编号:100026931(2002)0620527204StudyontheDriveLaserSystemofthePhotocathode2injectorUsedinHighGainFELLUXiang2yang
3、,XIANGRong,ZHAOKui,WANGLi2fang,QUANSheng2wen,HAOJian2kui,ZHANGBao2cheng,CHENJia2er(InstituteofHeavyIonPhysics,PekingUniversity,Beijing100871,China)Abstract:HighgainFELrequireshighqualityelectronbeamwhichcanbeprovidedonlybytheRFphotocathodegun.Thedrivelaserforelectr
4、onsourceplaysthekeyrole.InInstituteofHeavyIonPhysicsofPekingUniversity,thelasersystemisrequiredtodelivera500μJ,6～8pspulseofUVphotons(260nm)tothecathode.ThissystemmainlyconsistsofaCW,frequency2doubled,diode2pumpedNd∶YAGlaser,whichprovidesenergytopumpaCWmode2lockedTi
5、∶sapphireoscillator,Q2switchedNd∶YAGpumplasers,aregenerativeamplifierandharmonicscrystals.Tomeetthelowjittersofpulses(1.0ps),cavitylengthoftheoscillatorshouldbeadjustabletolockthepulsefrequencywithexternalRFreference,andaphasestabilityfeedbacksystemisalsoused.Keywo
6、rds:photocathodeRFelectrongun;drivelaser;highgainfreeelectronlaser 高增益自由电子激光对电子束的品质有很高的要求。理论分析和实验结果均表明:强流收稿日期:2001206206;修回日期:2001208228基金项目:国家自然科学基金资助项目(19735004)作者简介:鲁向阳(1963—),男,四川成都人,副教授,加速器物理专业528原子能科学技术 第36卷低发射度的电子束是实现高增益自由电子激光还必须是稳定的和易于控制调节的。的关键,近十年来发展起来的光
7、阴极微波电子枪是提供这种高品质电子束的保证。驱动激光2 光阴极微波电子枪驱动激光的设计考虑系统是光阴极微波电子枪的重要组成部分,它北京大学光阴极微波电子枪驱动激光系统的性能直接决定了电子束的品质。驱动激光系的设计原理图示于图1,其技术指标为:工作波统主要包括种子激光发生器、功率放大器、倍频长,260～280nm;输出单脉冲能量,约500μJ;器以及相应的成像与传输组件。另外,为保持重复频率,50Hz;激光与射频之间相位抖动,约光电子脉冲束与加速器的射频信号严格同步,1ps;脉冲宽度,<8ps;脉冲间能量抖动,还要具备同步控制
8、装置等。自由电子激光系统<1%;纵向波形,可调;脉冲横向分布,均匀;光对电子束的品质要求很高,除对激光输出功率斑直径抖动,<1%;光斑中心位置抖动,<1%。等指标提出极高的要求外,还对驱动激光系统的稳定性,如激光脉冲的能量稳定性、光阴极上光斑的大小和位置稳定性等提出了极高的要求。此外,还要
