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《采用低能电子束的大功率、连续波、高效率的连续可调(从紫外到红外)自由电子激光器.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、DOI:10.16540/j.cnki.cn11-2485/tn.1980.06.007采用低能电子束的大功率、连续波、高效率的连续可调从紫外到红外)自由电`子激光器,、〔摘要〕采用低能电子束五兆电子伏特)的自由电子激光器可成为连续可调(1。。o埃<么<50微米)大功率,。,。(P<10千瓦)连续波的激光辐射源为了提高激光器的总效率用静电加速器使电子束循环使用作用区内的激光转换效率大于10%是可能的。。Elias「2〕1971adey〔’“等人证实了年M提出光器但其现实性和付出的代价仍然有待改的、用相对论电子束沿空间周期横向静磁场运
2、进。。eaeon〔3:,动产生的光辐射放大作用1977年D静电加速器可产生高质量的电子束采用,,等人报导了闭值以上的自由电子激光器它被了周期性磁场结构就可在远红外区(又>13微用作波长为3.4。米)产生激光振荡。用一个次级静电减速器,微米的激光振荡器这些采用斯坦福大学实验技术的激光器之使输出电子束能够在高负电位下加以收集(低,,,〔6〕。所以重要是因为它们在用作光辐射源时具动能收集)以提高效率电子在稳态基础上〔4〕:,有非常令人满意的潜在能力(a)平均输出产生激光辐射所损失的能量可以从电压比较,、、,。。,功率大(b)宽频带连续波可
3、调谐()光低的直流电动势发生器得到补偿显然用,。学分辨率高(cl)总效率相当高这个方法得到高效率的自由电子激光的前景是.,,,由将近02%的电子极好的可是由于波长范围的限制使这个技大功率工作的前景〔3〕。,1动能可以转变为光辐射能量的实验结果展示术未能受到适当的重视在静磁结构(又>厘。,`2出来特性(b)主要是由于波长依赖于电子米)情况下用低能电子束(E一夕。簇10兆。,能量而产生的目前电子加速器可利用的能量电子伏特)的自由电子激光器工作的波长范,,。范围相当大所以激光器可以工作在1毫米到围又一又/2尸)13微米1000。:埃的波长
4、范围内特性(c)的根据是看本文阐明一种新颖的技术常用的自由电到了自由电子激光器辐射均匀加宽自发频谱的子激光器静磁场结构由强度等效的TEM泵浦能力。波所代。,替这个泵浦波的周期又可以做得任,。,最近人们十分注意提高自由电子激光器意短而重复循环的低能电子束的采用使这的总效率。因为正如斯坦福大学早期的实验结种技术有可能提供高效率、大功率、可调谐.,,02(1000埃<4果那样最多只有%的电子动能转变成光又、又/尸<50微米)的自由电子激.。。,8%的电子能量白白浪费了辐射其余9光器为了改善自由电子激光的效率和功率,电。「4〕.,子束应该循
5、环使用的建议已经提了好久了LuisRElias、“Hi一po、、er,C,Efficie乙t,ig]wTunable(uvthro一lghir)Free一Eloetro儿LaserUsing为此,现在各种研究小组正在研究采用电子储Low一E几ergyEleetronBoar,15,,PhysiealRevi。、vLet一〔“〕。,ters,vo.,r,,..存环的自由电子激光器提供了几种方案l42,渔15。Apil1979pP077一951阐明用高频加速器来获得高效率的自由电子激毅忠袭译王尧祖校根据自由电子激光器的单粒子经典理论的互
6、作用时间。劳伦茨方程〔了〕,TEM波能够从与它传输人的播方向一致的运动电子中提取能量而放大。为此,起初必须给电子以适当的周期和相位的横向速度调制。斯坦福大学实验中所用的周期性磁,。场结构实现了电子的周期性横向加速这、、图1泵浦波输入波电子束的激光互作用简图:种技术具有下列理想的性质(a)如果采用永,图2示意地说明了采用这种新技术的自由久磁铁或超导磁铁速度调制仅需耗费很少能.。:BoI一少阴。2量(b)激光器阂值以上(>T)所要求电子激光器的结构一束单色能量为E。的连,的磁场强度比较容易得到(c)连续的磁场续电子束从直流加速区(1)出
7、来同周期。2,,,(场是静态的)适于大功率连续波工作性磁结构()相互作用产生波长为礼澎又/即。,使通常的远红外自由电子激光器在低损耗的远红外激光振荡(3)(泵浦波)要提高效率.。,远红外腔的损失就应保持最小值(~01%)同光学腔内工作就可产生与上述特性要求基本。一电子束在区域(4)同泵浦波相互作用,相符的泵浦波所要求的阂值以上光功率密度产生。,,在108~1沪瓦/厘米2内为了消除有害的电子了更短波长又二又/4尸的激光振荡在(7)处,。,束电荷密度效应邝〕当电子束电流为几十安输出波长短的激光束如图所示为了提高效,,培时,泵浦波束和电子
8、束的横截面应大于1厘率和功率输出电子束在(5)区内减速并在负。。,米’腔内最小的光泵波功率是108~10瓦(连高压下收集这个结构是简单的但不能在短。的波。续波)有些作者已经讨论了用红外激光和微长范围内提供最佳的讯号功率增益可以。〔”了
