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螺旋线圈摇摆器中自由电子激光的产生

时间:2019-01-05 08:57:51 来源:杏耀平台注册 作者:匿名



自由电子激光摇臂辐射相对论电子自由电子激光器是一种新型激光器,它与传统激光器的受激辐射原理不同,它是由相对论电子束穿过摇杆产生的。与传统激光器相比,自由电子激光器具有一系列优点:连续波长调节,宽波长分布范围(从厘米波到软X射线,脉冲宽度可调,光束质量好,脉冲功率高,能量转换效率高)。因此,它在科学研究,医学,工业,军事等领域具有广阔的应用前景。自20世纪70年代自由电子激光器问世以来,世界上许多研究机构一直将其视为一项研究。热点和提出了许多产生自由电子激光器的方法。在这些方法中,最有希望的方法是让相对论电子束通过周期性变化的摇杆以产生自由电子激光。以摇摆磁场为例,研究了自由电子激光产生的机理。

其中,A,A'是两个腔镜,B,B'是由周期性螺旋线圈组成的摇杆。螺旋线圈的周期长度为Xw,其轴向设定为z方向。由螺旋线圈形成的振荡磁场在垂直于线圈轴的x,y平面中交替地交替,并且根据线圈的周期交替,并且写入分量的条件表示为:沿着轴向移动的相对论电子进入摇杆,根据洛伦兹定律的运动,5电子满足以下等式:这对值,1是总电场和决定电子运动行为的总磁场。仅考虑磁场的作用,(2)写出分量数量形式,其中vWyM是三个坐标轴上速度的分量:求解方程(3,摇摆场中电子的速度分量可以是得到:vx=.BwCOS(kwvzt)进一步求解方程式(4,得到电子运动方程:x= - BwSinz电子沿螺旋轨道在螺旋线圈形成的摇摆磁场中移动,其间距为由于电子的间距Xw引起的螺旋运动,所以电子每Xw产生一个辐射。电子在摇摆场中产生辐射的过程如下:电子在陀螺场中产生辐射。电子沿着螺旋向前旋转z轴在位置A处产生辐射。在该时间段内,辐射传播的距离为7CXw/vz。同时,电子在B点产生另一个辐射。当el的波径差异时由A,B发射的生磁波辐射和该点等于波长的整数倍,将发生相长干涉,并且电子发射的辐射将被放大。 X是发射波的波长,0是外部观察角,C是光速。加上等式(4)的两边之间的平方关系以获得vz和v之间的数值关系。

其中3w=e'Bw是无量纲参数,仅与摇杆的参数相关。 (7是1/Y2>

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在1的前提下,这种条件通常在自由电子激光产生过程中得到满足。代入(7),取n=1可以得到辐射波的波长(在等式8的过程中,e角被认为是小的。可以看出改变摆动的周期长度Xw场,改变磁场的磁场强度Bw或入射电子束的能量可以改变出射波的波长,达到波长调谐的目的。当0=0时,运动电子将产生轴向辐射谐振后的摇臂方向,谐振腔的反射和与振荡场的相互作用满足一定的相位匹配条件,增强辐射,达到输出自由电子激光的目的。

摘自;中国仪器网

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