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S~3FEL束流测试平台注入段废束桶束窗设计 被引量:2
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作者 张浩 赵峰 +3 位作者 林涵文 李磊 黄礼明 尉伟 《强激光与粒子束》 北大核心 2025年第5期79-85,共7页
深圳中能高重复频率X射线自由电子激光(S~3FEL)的预研项目中的束流测试平台,将用于攻克高重复频率自由电子激光中的多项重大关键技术。对S~3FEL束流测试平台中注入段废束桶束窗进行结构设计,结合电子束流参数设计了一种钎焊水冷铜窗。... 深圳中能高重复频率X射线自由电子激光(S~3FEL)的预研项目中的束流测试平台,将用于攻克高重复频率自由电子激光中的多项重大关键技术。对S~3FEL束流测试平台中注入段废束桶束窗进行结构设计,结合电子束流参数设计了一种钎焊水冷铜窗。通过有限元分析方法对束窗进行热结构计算,分析了不同冷却通道和冷却流速下的温度、应力和变形。综合考虑冷却效果、流致振动和经济效益因素,最终选取了M型水冷通道和流速为1 m/s的束窗设计。并对该束窗处的真空分布进行计算,结果满足了设计要求,验证了设计的合理性,能够确保装置稳定可靠运行。 展开更多
关键词 自由电子激光 高重频 束窗 真空
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S^(3)FEL束流测试平台注入段废束桶束窗安全性分析 被引量:1
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作者 张浩 黄礼明 +8 位作者 林涵文 李磊 赵峰 常仁超 魏建平 朱潇潇 赵禹 陶凯 尉伟 《强激光与粒子束》 北大核心 2025年第10期234-240,共7页
束流测试平台作为深圳中能高重复频率X射线自由电子激光(S^(3)FEL)的先行启动项目,将用于攻克高重复频率自由电子激光中的多项重大关键技术。基于先前研究中提出的一种内置于废束桶的束窗方案,对其进行了辐射剂量分析,得到两侧墙与顶墙... 束流测试平台作为深圳中能高重复频率X射线自由电子激光(S^(3)FEL)的先行启动项目,将用于攻克高重复频率自由电子激光中的多项重大关键技术。基于先前研究中提出的一种内置于废束桶的束窗方案,对其进行了辐射剂量分析,得到两侧墙与顶墙外30 cm处的辐射剂量符合国标要求,验证了该方案的辐射安全性。并基于束窗结构,对束窗运行时可能存在的异常工况包括束流偏心、束流缩束和冷却水流速降低工况进行热结构分析,结果表明束流偏心对束窗的温度、应力与变形影响不显著;束流缩束和冷却水流速降低均会引起温升、应力与变形的升高,但束流标准差缩束为原先值的百分比不能低于10%及冷却水流速不能低于0.2 m/s,否则将影响束窗的安全运行。明确了束窗安全运行的阈值,为束窗的安全运行提供了理论依据。 展开更多
关键词 自由电子激光 高重频 束窗 安全性
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基于光电二极管的XFEL脉冲测量系统
3
作者 赵建锟 夏经铠 柳学榕 《核电子学与探测技术》 北大核心 2025年第11期1714-1721,共8页
上海硬X射线自由电子激光装置(Shanghai HIgh repetitioN rate XFEL and Extreme light facility,SHINE)是正在建设的高重复频率、高亮度脉冲X射线光源。在SHINE的建设与运行阶段,均需对到达后端光束线站的X射线自由电子激光(X-ray Free... 上海硬X射线自由电子激光装置(Shanghai HIgh repetitioN rate XFEL and Extreme light facility,SHINE)是正在建设的高重复频率、高亮度脉冲X射线光源。在SHINE的建设与运行阶段,均需对到达后端光束线站的X射线自由电子激光(X-ray Free-Electron Laser,XFEL)脉冲强度进行诊断测量。SHINE装置的特性对测量系统的动态范围及测量频率提出了高要求。本文实现了一套基于光电二极管的XFEL脉冲测量系统,设计并制作了其中用于光电二极管信号读出的放大电路。该放大电路主体基于跨阻放大器设计,可实现对光电二极管的高重频信号读出,带宽满足光电二极管的带宽要求,且通过高速模拟开关实现不同增益放大电路的选择。实验表明,多次测试下:百倍增益通道的输出噪声约为0.493 mV,信噪比为38.73 dB,增益相对标准差为1.75%;千倍增益通道的输出噪声约为7.964 mV,信噪比为32.45 dB,增益相对标准差为1.29%。该系统的动态范围为单脉冲电荷量3 pC到25 nC。 展开更多
关键词 X射线自由电子激光 光电二极管 读出电路 前端放大器
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基于轨道控制的FEL圆偏振辐射的产生与空间分离
4
作者 易怀千 王晓凡 张未卿 《强激光与粒子束》 CAS CSCD 北大核心 2024年第7期155-161,共7页
研究了在自由电子激光设施中产生高偏振度圆偏振辐射的技术方案。该方案将工作在反向渐变模式的平面波荡器和常规椭圆极化波荡器以前后连接的方式进行排布,并通过波荡器之间的矫正磁铁对电子束进行轨道控制。在平面波荡器部分利用偏转... 研究了在自由电子激光设施中产生高偏振度圆偏振辐射的技术方案。该方案将工作在反向渐变模式的平面波荡器和常规椭圆极化波荡器以前后连接的方式进行排布,并通过波荡器之间的矫正磁铁对电子束进行轨道控制。在平面波荡器部分利用偏转磁铁使电子束偏向传输,所产生线偏振辐射也将偏轴传播,脉冲能量为0.357μJ。在进入椭圆极化波荡器之前校正电子束的轨道和前进方向,使得带有微群聚结构的电子束沿轴线正向传输,其产生的圆偏振辐射能量为92.39μJ。圆偏振辐射将沿轴向传输,在一定距离后可实现其与线偏振辐射在空间上的分离。通过数值模拟分析了电子束偏转对辐射光性质所产生的影响。 展开更多
关键词 自由电子激光 圆偏振辐射 反向渐变波荡器 电子束偏转
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基于ICCD相机的ZnO晶体发光特性测试技术研究
5
作者 张小丁 江孝国 +10 位作者 杨柳 何小中 章林文 刘毅 李一丁 范培亮 杨兴林 李洪 魏涛 杨国君 田青 《光子学报》 北大核心 2025年第7期190-198,共9页
基于ICCD相机及时间扫描的测试方式,实验测得了ZnO晶体在电子束激发下的发光特性。搭建了基于ICCD相机的晶体发光性能测试系统,完成了一种ZnO晶体在超短电子束脉冲激发下的发光特性测试,实验结果表明该ZnO晶体的发光存在快发光和慢发光... 基于ICCD相机及时间扫描的测试方式,实验测得了ZnO晶体在电子束激发下的发光特性。搭建了基于ICCD相机的晶体发光性能测试系统,完成了一种ZnO晶体在超短电子束脉冲激发下的发光特性测试,实验结果表明该ZnO晶体的发光存在快发光和慢发光两种成份,且快发光持续时间不超过1.5 ns,慢发光时间常数达到640 ns,但强度仅为快发光成分峰值的5%。研究表明对于间隔时间为2.3 ns的多脉冲电子束性能测试,利用具有一定快门宽度的ICCD相机及该ZnO晶体组建的测试系统可以满足其逐束团测试要求。 展开更多
关键词 硬X射线自由电子激光 发光特性 时间常数 逐束团 ICCD相机 ZNO晶体
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太赫兹近场高通量材料物性测试装置直线加速器微波系统研制 被引量:2
6
作者 邵琢瑕 张通 +4 位作者 董自强 周泽然 何志刚 王琳 陆亚林 《强激光与粒子束》 北大核心 2025年第1期155-161,共7页
太赫兹近场高通量材料物性测试系统(NFTHZ)中集成了一台波长可调谐的太赫兹自由电子激光器(THz-FEL),该仪器采用电子能量10~18 MeV可调的直线加速器作为注入器。调节驱动激光的纵向/时间结构,可以形成电子束团的预群聚,通过匹配电子束... 太赫兹近场高通量材料物性测试系统(NFTHZ)中集成了一台波长可调谐的太赫兹自由电子激光器(THz-FEL),该仪器采用电子能量10~18 MeV可调的直线加速器作为注入器。调节驱动激光的纵向/时间结构,可以形成电子束团的预群聚,通过匹配电子束团的群聚因子、波荡器入口处电子束能量以及波荡器K值之间的关系,能够实现MW级高峰值功率、中心波长0.5~5 THz可调的太赫兹自由电子激光。微波系统为THz-FEL中电子束加速至目标能量提供了高功率微波电场、加速结构以及微波幅度相位控制系统。本文将针对NFTHZ装置微波系统的关键技术以及电子直线加速器的研制进展进行介绍。 展开更多
关键词 自由电子激光 太赫兹 预群聚电子束 直线加速器 微波系统
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X射线自由电子激光器研究进展
7
作者 杨晶 何蕙羽 +3 位作者 刘博 刘旭林 唐靖 王璞 《北京工业大学学报》 北大核心 2025年第11期1470-1484,共15页
X射线作为一种探测原子尺度物质结构的重要工具,已广泛应用于前沿科学研究、医疗诊断、工业检测等领域。X射线自由电子激光器(X-ray free electron laser,XFEL)作为目前世界上最先进的光源之一,以其超高峰值亮度、飞秒级脉冲和全相干特... X射线作为一种探测原子尺度物质结构的重要工具,已广泛应用于前沿科学研究、医疗诊断、工业检测等领域。X射线自由电子激光器(X-ray free electron laser,XFEL)作为目前世界上最先进的光源之一,以其超高峰值亮度、飞秒级脉冲和全相干特性极大推动了X射线技术的发展与应用。全球众多国家和研究机构正积极推进XFEL设施的建设与技术进步。该文论述了XFEL的基本原理、国际上的研究进展与最新技术突破,以及我国在XFEL技术方面的研究进展,并对我国未来的XFEL技术进行了展望。 展开更多
关键词 X射线 自由电子激光器 先进光源 超高峰值亮度 飞秒脉冲 全相干
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中物院1~4.2 THz FEL装置波导谐振腔优化设计 被引量:1
8
作者 窦玉焕 束小建 +3 位作者 吴岱 徐勇 杨兴繁 黎明 《强激光与粒子束》 CAS CSCD 北大核心 2022年第3期70-74,共5页
针对中物院高功率太赫兹自由电子激光(THz FEL)装置,结合FEL光腔振荡器实验的实际情况,提出了全波导近共心谐振腔设计方案。完成了THz波段波导光腔对光腔品质影响的理论分析和模拟计算,确定了波导设计尺寸为14 mm和22 mm。同时针对最初... 针对中物院高功率太赫兹自由电子激光(THz FEL)装置,结合FEL光腔振荡器实验的实际情况,提出了全波导近共心谐振腔设计方案。完成了THz波段波导光腔对光腔品质影响的理论分析和模拟计算,确定了波导设计尺寸为14 mm和22 mm。同时针对最初实验调试过程中无法出光饱和的问题,提出将波导更换为22 mm大尺寸波导的建议,波导更换后很快在2.56 THz获得饱和出光。另外针对实验频段无法覆盖到1~2 THz的问题,我们通过波导内壁粗糙度进行分析判断,提出采用14 mm铜材质的全波导FEL振荡器的设计方案,采用该方案后,实验成功将辐射频段拓展到0.7~4.2 THz,获得饱和输出。 展开更多
关键词 自由电子激光 太赫兹 光腔 波导 理论设计
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中物院高功率THz FEL装置的理论分析和优化设计 被引量:13
9
作者 窦玉焕 束小建 +2 位作者 邓德荣 杨兴繁 黎明 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第3期662-666,共5页
在1~3THz频段内设计了11个分点频率,对每一频率的对应的场强和电子束能量进行了选取和计算。模拟结果表明:采用目前参数基本能够达到设计要求;辐射频段在2.6THz附近时装置输出功率和增益都比较高,可以先锁定这个频段附近进行实验的调试... 在1~3THz频段内设计了11个分点频率,对每一频率的对应的场强和电子束能量进行了选取和计算。模拟结果表明:采用目前参数基本能够达到设计要求;辐射频段在2.6THz附近时装置输出功率和增益都比较高,可以先锁定这个频段附近进行实验的调试;在长波段即1THz左右时,滑移效应显著,腔增益和输出功率较低,实验实现比较困难,因此在1THz频段附近必须积极想办法来提高输出功率。 展开更多
关键词 自由电子激光 光腔 太赫兹 数值模拟
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边耦合光腔用于远红外FEL的分析 被引量:1
10
作者 窦玉焕 束小建 王元璋 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第12期1167-1170,共4页
 模拟了边耦合输出用于FIRFEL的可实用性,证明这种输出方式适合于远红外FEL。分析且模拟了光腔各种输出参数(如输出功率、腔增益、耦合效率等)随输出镜尺寸及位置的变化规律,找出了最佳的输出镜尺寸及位置。并对谐振腔有漂移管和无漂...  模拟了边耦合输出用于FIRFEL的可实用性,证明这种输出方式适合于远红外FEL。分析且模拟了光腔各种输出参数(如输出功率、腔增益、耦合效率等)随输出镜尺寸及位置的变化规律,找出了最佳的输出镜尺寸及位置。并对谐振腔有漂移管和无漂移管两种情况进行了比较。通过移动或者更换输出镜(输出反射镜),改变输出镜尺寸和位置,可以灵活地选择和调节光腔的Q值。能适应实验不同阶段的需要:例如在实验初期可以提高Q值,增大净增益;而在做饱和实验时可以增大输出,使输出功率最大。 展开更多
关键词 自由电子激光 远红外 光腔 耦合器
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合肥红外自由电子激光束流注入器改进设计
11
作者 彭小钰 张浩然 +3 位作者 胡浩 胡桐宁 邓建军 冯光耀 《强激光与粒子束》 北大核心 2025年第9期69-78,共10页
基于正在运行的合肥红外自由电子激光装置注入器的指标要求,对注入器结构进行优化设计,得到更适合红外振荡器型自由电子激光装置的电子束。基于前期电子枪栅网结构的优化结果,进一步改进设计,将现有6次次谐波聚束系统的前级增设一个新... 基于正在运行的合肥红外自由电子激光装置注入器的指标要求,对注入器结构进行优化设计,得到更适合红外振荡器型自由电子激光装置的电子束。基于前期电子枪栅网结构的优化结果,进一步改进设计,将现有6次次谐波聚束系统的前级增设一个新的12次次谐波聚束腔,再结合改进的行波聚束结构对束团进行聚束和加速。在束流动力学优化过程中,首先设计次谐波聚束腔,扫描束流注入相位、行波聚束器相速度等参数,使得电子束在聚束阶段中达到100%捕获,能量提升至接近4.4 MeV。随后,通过装置原有的两个等梯度行波加速管,束流能量被提升至64 MeV。根据红外自由电子激光的实际应用需求,滤除高能散电子,对±1%束团能散的电子束进行统计,优化后核心束团的均方根纵向长度降低至3.1 ps,能散低于0.23 MeV,归一化横向发射度可以降低至9.8 mm·mrad,同时峰值流强达到270 A,为原有优化结果的2.7倍。优化后的注入器能够为光源的运行提供更高品质的电子束,有望驱动产生质量更为优异的红外辐射光。 展开更多
关键词 红外自由电子激光 电子束 注入器 次谐波聚束腔 束流动力学
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在BFEL上实现红外和X光双波段运转的初步研究 被引量:6
12
作者 赵宇 庄杰佳 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2000年第1期11-14,共4页
从康普顿散射的原理出发 ,分析了存在于北京自由电子激光器 ( BFEL )腔内的康普顿散射过程 .提出了利用康普顿背散射在 BFEL上实现红外激光和软 X光双波段运转的设想 ,并对实现该设想的实验方案进行了初步研究。
关键词 康普顿散射 激光同步辐射源 红外激光 X光 Bfel
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用于FEL-THz电子束测量的LW系统 被引量:1
13
作者 吴岱 杨仁俊 +3 位作者 柏伟 王汉斌 黎明 杨兴繁 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第B05期141-144,共4页
基于汤姆逊背散射的激光丝扫描(LW)方法作为无阻拦电子横向尺寸测量手段,近年来广泛应用于高能对撞机和能量回收环直线加速器。为在连续模式下测量高平均功率相干强太赫兹源的直流光阴极电子枪(DC-gun)电子束横向束斑,本文提出了一种基... 基于汤姆逊背散射的激光丝扫描(LW)方法作为无阻拦电子横向尺寸测量手段,近年来广泛应用于高能对撞机和能量回收环直线加速器。为在连续模式下测量高平均功率相干强太赫兹源的直流光阴极电子枪(DC-gun)电子束横向束斑,本文提出了一种基于驱动激光器分束的高重复频率,较低脉冲功率的新型LW系统。通过理论及模拟分析,证明该系统相对于常规LW系统具有成本低、精度高、探测时间短、对电子束影响小的优势,并给出了用于自由电子激光太赫兹(FEL-THz)装置DC-gun出口电子束LW系统的实验设计。 展开更多
关键词 激光丝扫描 fel-THz 直流光阴极枪 电子束测量
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FEL对束流传输系统的消色差和等时性要求 被引量:2
14
作者 陈银宝 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 1993年第3期264-268,共5页
讨论了自由电子激光器(FEL)对束流传输系统的特殊要求,推导得到了实现束流传输系统消色差和等时性要求的充分必要条件,为设计一个符合FEL实验要求的束流传输系统提供了理论依据。
关键词 自由电子激光 束流输运 消色差性
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基于超导直线加速器的XFEL初步方案 被引量:3
15
作者 焦毅 翟纪元 +1 位作者 陆辉华 王九庆 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第5期263-266,共4页
基于超导直线加速器的X射线自由电子激光(XFEL)是自由电子激光领域未来发展的一个重要方向。介绍了国际上Euro—XFEL及LCLS—II等超导XFEL装置的设计建造现状。在此基础上提出基于一台7GeV超导直线加速器的超导XFEL初步方案,给出主... 基于超导直线加速器的X射线自由电子激光(XFEL)是自由电子激光领域未来发展的一个重要方向。介绍了国际上Euro—XFEL及LCLS—II等超导XFEL装置的设计建造现状。在此基础上提出基于一台7GeV超导直线加速器的超导XFEL初步方案,给出主要设计参数,并讨论实现100~1000GW量级峰值输出功率的技术路线,包括提高峰值流强、采用波荡器磁场渐变技术等。 展开更多
关键词 超导直线加速器 自由电子激光 硬X射线 峰值流强 波荡器磁场渐变技术
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基于Web的SDUV-FEL工程数据库系统的设计与实现 被引量:2
16
作者 孙小影 谢东 +1 位作者 沈立人 戴志敏 《核电子学与探测技术》 CAS CSCD 北大核心 2006年第2期164-167,共4页
介绍了一种基于Web的上海深紫外自由电子激光(SDUV-FEL)工程数据库系统的设计与实现。该系统将存储和提供SDUV-FEL中涉及的静态数据和存档数据,建立了一个合理而有效的SDUV-FEL数据共享平台,为设备和科研人员提供了一个可用且可靠的数... 介绍了一种基于Web的上海深紫外自由电子激光(SDUV-FEL)工程数据库系统的设计与实现。该系统将存储和提供SDUV-FEL中涉及的静态数据和存档数据,建立了一个合理而有效的SDUV-FEL数据共享平台,为设备和科研人员提供了一个可用且可靠的数据来源。 展开更多
关键词 数据库 WEB技术 自由电子激光 EPICS
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CAEPXFEL波荡器束线初步物理设计 被引量:1
17
作者 李鹏 胡和平 +2 位作者 闫陇刚 邓德荣 单李军 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第4期266-269,共4页
中国工程物理研究院计划开展XFEL光源的研制,主要通过电子束在波荡器中的辐射特性产生硬X射线。根据理论分析和数值模拟,在电子束最高能量可达12GeV的实际条件下,初步设计了一条间隙可调的真空外波荡器束线,波荡器分为25段,每段长3.86m... 中国工程物理研究院计划开展XFEL光源的研制,主要通过电子束在波荡器中的辐射特性产生硬X射线。根据理论分析和数值模拟,在电子束最高能量可达12GeV的实际条件下,初步设计了一条间隙可调的真空外波荡器束线,波荡器分为25段,每段长3.86m,间隙7~10mm,周期长度25.4mm,磁场0.636~1.03T,束线总长120m左右,辐射光子能量为3~25keV。 展开更多
关键词 自由电子激光 真空外波荡器 模拟计算
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安徽大学强光磁试验装置水冷系统研制及其水温高精度控制实现
18
作者 陈帆 邓天白 +6 位作者 徐忠祥 陶骏 丁石川 潘天红 刘东洋 吴俊峰 陈思跃 《强激光与粒子束》 北大核心 2025年第2期46-53,共8页
介绍了安徽大学正在建设的强光磁试验装置的整体布局,详细分析了装置的稳定运行对水冷系统的设计要求及难点,根据需求完成了整个装置的水冷系统设计研制,装置的水冷系统一共包含了两路独立的水冷机组系统,设计温度分别为(42±0.1)℃... 介绍了安徽大学正在建设的强光磁试验装置的整体布局,详细分析了装置的稳定运行对水冷系统的设计要求及难点,根据需求完成了整个装置的水冷系统设计研制,装置的水冷系统一共包含了两路独立的水冷机组系统,设计温度分别为(42±0.1)℃与(25±0.5)℃,并且可在一定范围内调节。装置水冷控制系统基于EPICS框架开发,温度调节及控制功能通过PLC程序实现,PID参数配置通过PID调节器实现。控制系统的软件开发主要是在EPICS环境下实现对设备参数的设定和状态数据的回读,并将历史数据存入Archiver Appliances数据库中。试运行期间水冷控制系统的温度控制精度达到了(42±0.03)℃和(25±0.08)℃,符合设计要求,运行期间该系统稳定可靠,可以很好地保障装置安全稳定运行。 展开更多
关键词 强光磁试验装置 水冷系统 控制系统 EPICS PID
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FEL太赫兹源电子束参数优化设计 被引量:1
19
作者 谭萍 熊焜 付强 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第B10期630-633,共4页
讨论了电子束能散度、电子束发散度以及电子束脉冲长度等电子束参数对自由电子激光太赫兹源辐射增益的影响,并进一步考虑了波荡器真空室的约束作用,分析了其过模波导约束效应下,太赫兹辐射场与电子束纵向耦合及横向耦合的变化。结果表明... 讨论了电子束能散度、电子束发散度以及电子束脉冲长度等电子束参数对自由电子激光太赫兹源辐射增益的影响,并进一步考虑了波荡器真空室的约束作用,分析了其过模波导约束效应下,太赫兹辐射场与电子束纵向耦合及横向耦合的变化。结果表明,长波长时,波导约束将改善电子束的横向耦合,同时因波导效应将减慢太赫兹辐射场的传播速度有利于改善电子束的纵向耦合。通过分析饱和增长过程,优化设计了波导约束下自由电子激光太赫兹源电子束束团长度等参数。 展开更多
关键词 自由电子激光 太赫兹波 波导约束光腔 电子束
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横向模谱方法的三维FEL振荡器的数值模拟 被引量:1
20
作者 王泰春 王元璋 张治畴 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 1995年第4期535-542,共8页
用新的3-DHGFEL程序分别计算分析了无限长、有限长和短电子束微脉冲产生的自由电子激光的特性。在前两种情况下得到的结果与原有的3-DOSIFEL程序计算得到的结果符合较好,而3-DHGFEL程序所用机时可大大缩短。... 用新的3-DHGFEL程序分别计算分析了无限长、有限长和短电子束微脉冲产生的自由电子激光的特性。在前两种情况下得到的结果与原有的3-DOSIFEL程序计算得到的结果符合较好,而3-DHGFEL程序所用机时可大大缩短。在后一种情况下初步计算分析了北京自由电子激光器的光场演化特性。 展开更多
关键词 自由电子激光振荡器 厄米-高斯摸 数值模拟 光场方程 电子方程组 横模特性分析 单波阵面 多波阵面
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