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自由电子激光振荡器的二维数值模拟

射频型自由电子激光(RFA—FEL)与直线感应型自由电子激光(I。IA—FEL)在束流特性、脉冲宽度、占空因子、单程增益、产生机制和辐射种子源等方面都存在着明显的差异。当RFA—FEL采取措施解决镜子损伤问题…后,它本身的特性以及接近连续波的特点使它更加接近实战要求,因此,在1989年下半年由美国战略防御计划局(SDIO)主持的两种FEI。投标中,LANL等单位的RFUEL中标【2。。 本文所作的主要物理近似是:假定电子微脉冲为无限长,在摇摆器内只考虑一个光脉冲同电子团之间相互作用,而略去两者之间的滑移。考虑轴对称的二维柱坐标即所有物理量仅是r,z的函数,因此略去光束、电子束和摇摆器之间不同轴的三维效应。在摇摆器外用非自适应方法[3】推导并求解了经变换后的无源旁轴波动方程,不考虑镜子的倾斜。 用三组不同的参数(LANL两组【4'引,BFEL一组【6’)进行了数值模拟计算。结果表明,有源条件下的二维模拟结果与高斯光束近似下的二维数...  (本文共9页) 阅读全文>>

《激光与光电子学进展》1990年02期
激光与光电子学进展

改进自由电子激光器以进行高功率试验

美国洛斯·阿拉莫斯国家实验室正修改其自由电子激光器,使它具有更高的亮度、更大的电流、更接近九十年代战略防御研究试验的高功率激光器。 修改后的激光器将装入一种称为光电注入器的新装置,能产生极亮的激光束。光束亮度直接与其最终杀伤力有关。该室科学家还对激光器中的加速器及摆动器作了重新设计,以便更好地输送光束,而不使其变坏或降格。 洛斯·阿拉莫斯官员说,自由电子激光器的一个问题是输运过程中光束亮度的保持。 洛斯·阿拉莫斯研究组去年招月已开始拆卸它的自由电子激光器,并加进几个新部件进行重建,以进行称为高亮度加速自由电子激光器(Hibof)实验。 该实验定于1989年4月开始进行。首先将检验用于设计本改进型激光器的计算机模型的精度。其自由电子激光器首席科学家L.TJlode说,“这是自由电子激光界用计算机方法设计的首例实验”。 自由电子激光加速器技术部,洛斯·阿拉莫斯组负责人J.W就son说,“我们正用计算模型来设计整个装置,这是对我们编码...  (本文共3页) 阅读全文>>

《光学学报》1990年09期
光学学报

处理自由电子激光器强信号的一种简单方法

邑1.Introd皿” The strong signal theory of free electron laser has een already set nptu,theanalyees ofwhioh rehed upon Lhe couPling of Maxwen equations to Me relativistiooOlhSIOOh日S BOhz000O 6qH6付OO巳A000OdIOg to寸h1s th6Ory,tho IOOgitodilllll pll时Of土he Bd柏mann dis址ihtion\notion,h(,z,一,was eXpressed as1he ha。onloe xPxPansion in con日ideration d the space bunch ewob of the rela七ivistio electronbeam,sub%nuting this expansion...  (本文共10页) 阅读全文>>

《激光技术》1990年01期
激光技术

星战自由电子激光器赛马

(万口IU)枪仕目。这项大型实验包括研制地基部分的激光器部件,束控制部件,自适应光学部件,以及进行地基激光原理论证系统实验所必需的其它设备。实验将解决激光功率的产生和控制,系统定标,大气补偿和束传播的问题。 以劳伦斯·利弗莫尔国家实验室(LLNL)和汤普森、拉莫·伍德里奇公司(TRW)为一方提出建造一台感应型自由电子激光器(LIA一FEL)〔’〕,以洛斯·阿拉莫斯国家实验室(LANL)和波音公司为另一方提议建造一台射频型自由电子激光器(RFA一FEIJ)〔2〕,双方为取得建造自由电子激光组合实验中这台激光器的大合同(估计七亿美元)而展开了激烈的竞争。由于SDI经费削减,迫使白沙靶场实验的自由电子激光器的选型工作推迟了一年,竞争的双方的所有计划都是力争在1989年春天拿出结果。SDIO的一个特另lJ顾问委员会将根据这些结果进行评审,最后由陆军战略司令部在1989年夏天作出决定。 一、自由电子激光器投标结束,但又面临大幅度调低功率指...  (本文共5页) 阅读全文>>

《光学学报》1993年01期
光学学报

小周期波荡器自由电子激光器——数值模拟与实用化设计

1 引 言 小周期波荡器自由电子激光器可用作高功率的毫米波源,在基础科学研究和军事上具有极其重要的应用价值.目前,国外已有多种不同方式的小周期波荡器自由电子激光器的设计和实验”-”.作者曾于 1984年研制了 3 m长,周期为 24 mm的永磁波荡器”’.但它们通常采用了线极化的波荡器,其结构是磁极间间隙较小,不利于自由电子束的传输.电子束流受到极大的限制,使得激光输出功率降低.作者曾提出一种新型的小周期波荡器结构“‘.它是由带铁芯的双绕螺旋片组成,产生周期性圆极化磁场.其激光输出功率较其它类型的小周期波荡器自由电子激光器有较大的提高. 本文先讨论这种新型小周期波荡器的结构及其磁场.根据实验测量,周期为 10 mm的波荡器,其横向磁场可高达0.15 T.然后,以三维自洽非线性理论计算方法,编制了数值模拟计算程序SHFEL.针对我所现有的脉冲线加速器设备(电子束能量 0.5 MeV,束流强度 800 A),和这种新型的小周期波荡器...  (本文共6页) 阅读全文>>

《强激光与粒子束》1993年02期
强激光与粒子束

超高增益的微型自由电子激光器

自由电子激光(FEL)的增益特征已经用无量纲电流密度讨论过[1,2】,我们用一个有量纲的增益参数进一步研究FEL的增益特征,发现了一种值得探索的新型激光器。2自由电子激光的增益特征自由电子激光单位长度的增益是 1g。了Infa。(L)f。Ia。(0)l。纪。了赢e I IE,(1)(2)式中L是增益长度,E、co,和c’分别是光场的振幅、频率和在自由空间中的速度;I e I和m,是电子的电荷和质量。 、 定义一个增益参数go,它与自由电子激光单位长度增益的关系如下 g=一上2亟L业Fj旦dO(坐0≥) (3) 6 ‘L 、 2 , 、J,对于低增益 p:妻△足。 (4) Ak。:k。一k。(斋一1) (5’对于高增益 、 ”。 g。万岛硝2/[I-(≤爷H (6)式中k。和k。分别是摇摆场和光场的波数;卢:∞是电子束的无量纲纵向速度;F。是电子束和光2l 8 强激光 与粒 f_束 第5卷束相互作用耦合因子。 在一维情况F,鳊的表...  (本文共4页) 阅读全文>>