导读:本文包含了高增益自由电子激光论文开题报告文献综述及选题提纲参考文献，主要关键词:自由电子激光,微束团,不稳定性,抖动
高增益自由电子激光论文文献综述
王震[1]（2016）在《高增益自由电子激光微束团的产生与应用研究》一文中研究指出自由电子激光(Free Electron Laser,FEL),由于其能够提供短脉冲,短波长,高亮度,全相干等特性的脉冲辐射,为物理,化学,生物,制药,材料等诸多领域的学科提供了一个非常好的实验平台。在过去几十年的时间里,自由电子激光经过了蓬勃的发展。如今,世界上运行的X射线自由电子激光装置几乎都是基于自放大自发辐射(self-amplified spontaneous emission,SASE)模式,比如德国的FLASH,美国的LCLS,日本的SACLA,以及在建的瑞士的SwissFEL,德国的European-XFEL和韩国的PAL-FEL。由于SASE起源于噪声,这使得其辐射光的纵向相干性很差,中心波长也不稳定。于是,为了提升SASE的性能,自种子放大模式(self-seeding scheme),增强型自放大自发辐射(enhanced-SASE,eSASE),改进型自放大自发辐射(improved-SASE,iSASE)等模式逐渐被提出并加以研究。另一方面,为了提高SASE辐射纵向相干性差的缺点,基于外种子激光的高增益自由电子激光(seeded-FEL),比如高增益高次谐波辐射(high gain harmonic generation,HGHG),回声谐波放大谐波辐射(echo-enabled harmonic generation,EEHG)和相位汇聚谐波辐射(phase-merging enhanced harmonic generation,PEHG)等模式相继被提出。作为世界上首台基于级联HGHG模式的自由电子激光用户装置,意大利的FERMI-FEL于2013年实现了最短4纳米软X射线自由电子激光辐射的出光,取得了很大的成功。我国在建的大连相干光源(Dalian Coherent Light Source,DCLS)和上海软X射线自由电子激光装置(Shanghai Soft X-ray Free Electron Laser,SXFEL)作为国内首台基于HGHG模式和外种子型级联的用户装置,将为我国在FEL领域提供极大的发展推动力。FEL可以提供有种种优点的辐射,也势必会带来对电子束品质(能量,流强,发射度,能散等)的苛刻要求。同时,随着自由电子激光装置的发展和研究,用户对FEL也提出了各种各样的更高要求。为了满足自由电子激光越来越苛刻的要求,对产生FEL辐射的电子束微束团的研究也越来越重要。本文将基于上海深紫外自由电子激光装置(Shanghai Deep Ultraviolet Free Electron Laser,SDUV-FEL),上海软X射线自由电子激光装置(SXFEL)和大连相干光源(DCLS)对各种各样的电子束微束团的产生、优化以及其应用进行了深入研究。电子束在加速和压缩过程中,由于纵向空间电荷效应(longitudinalspacecharge,lsc),相干同步辐射效应(coherentsynchrotronradiation,csr)和尾场(wakefield)等引入的阻抗,电子束团初始的密度调制会在加速过程中不断积累能量调制,当电子束被压缩时,能量调制又会转化成密度调制,所产生的额外的密度调制通常会远大于初始的密度调制,从而造成电子束品质的下降。本文将基于sduv装置和sxfel装置对微束团的不稳定性进行研究,并提出抑制微束团不稳定性的方法。自由电子激光是一个十分复杂的大型装置,需要加速器,磁压缩器,低电平,真空,激光等不同的系统相互协调。激光,加速器,低电平等系统的抖动都会造成电子束的能量、发射度、电荷量、到达时间的抖动。同时sxfel装置是一个基于级联hghg模式的运行系统,其相较现如今世界上xfel装置普遍采用的sase模式也相对复杂。电子束品质的抖动将对最终级联hghg辐射能量产生重要影响。本文将基于sxfel装置对装置的参数抖动造成级联hghg辐射能量的影响进行深入研究,并对装置的升级给出参考。太赫兹(thz)辐射由于其在通讯,安检,雷达,医疗成像等方面有着广阔应用从而被广大的科研工作者进行了深入的研究。由于自由电子激光装置的加速器系统可以提供高品质的电子束团,因而十分适合用来产生拥有太赫兹波长尺度密度调制的电子束。本文将以sduv装置为例,从理论和实验上对基于加速器技术产生太赫兹辐射微束团的可行性进行深入研究。随着用户需求的提升,双束团的运行模式逐渐成为自由电子激光领域研究的热点。由于其在双色自由电子激光(twocolor),泵浦探测实验(pump-probe),基于束流驱动的等离子体加速器(beam-drivenplasmaacceleration)等方面有着广阔的应用,因而世界上很多在运行的自由电子激光装置都对此进行了实验研究。本文以sxfel装置为依托,对在上海软x射线自由电子激光装置上进行双束团运行模式的可行性进行了研究,并提出和比较了叁种双束团的产生方法。最后,本文还以大连相干光源装置为例对基于脉冲串锁模光谱的产生进行了可行性研究。由于其在多波混频(four-wave-mixing,six-wave-mixing等),多色光驱动的阿秒脉冲产生(isolatedattosecondpulse,iap),泵浦探测(pump-probe)或其他基于光谱依赖的实验有着广泛的应用,本文提出并对比了叁种产生锁模光谱的方法,对大连相干光源的用户也提供了更宽的选择。(本文来源于《中国科学院研究生院(上海应用物理研究所)》期刊2016-05-01）
赵振堂,王东,何建华[2]（2014）在《高增益自由电子激光与晶体学发展》一文中研究指出高增益自由电子激光原理自由电子激光(Free Electron Laser,简写为FEL)是以相对论性电子束为放大介质、基于电磁辐射机制的相干光源。自由电子激光原理是20世纪70年代中期发展起来的,1976年,美国的梅迪(J.M.J.Madey)博士等人首次在实验上证实了振荡器型低增益FEL的原理,引起科技界极大的兴趣。20世纪80年代,科学家们提出了SASE(Self Amplified Spontaneous Emission,自放大自发辐射)高增益自由(本文来源于《现代物理知识》期刊2014年05期）
张辉,张鹏飞,李一丁[3]（2014）在《高增益自由电子激光饱和态分析的叁维统计理论》一文中研究指出考虑电子束横向发射度和电子β振荡,将2005年国际上提出的单通过高增益自由电子激光饱和状态分析的统计物理方法发展到叁维情形。首先建立一种描述电子叁维运动的归一化简化模型,推导了一维光场下包含电子横向运动的Vlasov方程。在螺旋型波荡器情形下通过引入横向运动守恒量发展了叁维统计物理分析方法,并编写了相应计算程序,计算自由电子激光达到饱和时系统的光强增益、聚束因子。作为对比验证,编写包含N个电子自由电子激光系统的叁维直接数值模拟程序,结果表明数值模拟和统计计算结果相一致。对比文献中一维模拟和一维统计理论计算结果,所得结果反映了电子束横向发射度以及电子在波荡器中的横向β振荡对饱和点参数的影响。(本文来源于《强激光与粒子束》期刊2014年02期）
赵振堂,王东[4]（2013）在《种子型高增益自由电子激光研究进展》一文中研究指出高增益自由电子激光作为第四代光源的代表,其理论研究和实验装置建设都进入了一个蓬勃发展的新阶段,在这一阶段中,短波长、全相干和超短脉冲已成为自由电子激光发展的主要方向。为推进这一发展趋势,人们相继提出了多种种子型的高增益自由电子激光运行模式,并对这些模式进行了实验验证。主要针对种子型高增益自由电子激光的最新理论与实验研究的进展进行了总结和综述。(本文来源于《激光与光电子学进展》期刊2013年08期）
顾小卫[5]（2013）在《带光速调管的高增益高次谐波振荡器自由电子激光模拟》一文中研究指出本文提出一种可产生高增益高次谐波辐射的自由电子激光新结构,将光速调管结构置于振荡器光腔中构成HGHG中的调制器,可以去掉传统HGHG调制器中的种子激光.这种结构可以具有振荡器的高重频、纵向相干和窄带宽等优点.采用GINGER模拟软件对此结构进行详细模拟,在高达12次谐波仍能很好的输出.(本文来源于《物理学报》期刊2013年09期）
李和廷[6]（2011）在《高增益短波长自由电子激光相关物理研究》一文中研究指出高功率、短波长自由电子激光,已成为现代科学研究越来越重要的工具,特别是相干X光源,将使自然科学的发展进入一个全新的领域。短波长自由电子激光的基本运行模式主要有Seeded FEL和自放大自发辐射(SASE)两种。但是这两种模式都有各自的优势和缺陷:SASE可以达到X波段,但是其纵向相干性不佳,而Seeded FEL虽然相干性很好,但是受种子激光波长限制,目前很难达到硬X射线波段。目前,全相干的短波长自由电子激光是国际上研究的重大热点,针对以上形势,我们也开展了对Seeded FEL和SASE FEL的一些相关物理问题的研究。本论文首先对FEL的发展历史,工作模式和发展趋势进行了回顾和总结;并介绍FEL基本理论和数值模拟软件。在掌握FEL物理研究方法的基础上,本论文追踪国际前沿,首先对两种新近提出的HGHG改进模式:增强型HGHG(EHGHG)和回波型谐波放大FEL(EEHG)的参数敏感性进行了系统研究,以期充分了解这两种运行机制的特性,并使其性能达到最佳,向更短波长方向拓展。介绍了增强型HGHG的基本原理,比较了相同输入参数条件下EHGHG与HGHG的辐射结果。然后研究了能量失谐用以增强输出辐射功率,并给出了最佳能量失谐半定量的公式。紧接着研究了一些主要系统参数的敏感性,如初始电子束能散,种子激光功率,色散段强度,以及相移大小等,并在输入参数相同的情况下,与HGHG的情况做了比较。结果表明EHGHG的参数敏感性要低于传统HGHG模式,尤其对于初始电子束能散,EHGHG的容忍度要大。这为今后实际中运行EHGHG机制的FEL装置的参数选取和优化提供了重要指导。最后给出了两种机制的辐射带宽比较,增强型HGHG的辐射带宽也要小于HGHG模式。阐述了回波型谐波放大FEL的基本原理,接着给出了谐波聚束因子和辐射段饱和功率对主要装置参数和束流参数变化的敏感性。结果表明聚束因子和饱和功率对装置参数较为敏感,尤其是色散段强度,但是仍在可接受范围。另外,我们研究了相干同步辐射效应,对EEHG机制中色散强度很大的第一个色散段的相干同步辐射效应可能会引起的能散和发射度的增长进行了理论估算和数值模拟,结果说明此时的能散增长不会破坏相空间的回波型结构。最后我们给出了EEHG的辐射带宽。这些工作使我们加深了对EEHG机制的理解,并为运行EEHG机制FEL装置的参数选取和优化提供参考。我们还对采用GENESIS程序模拟FEL时的粒子数收敛问题进行了简单的研究。然后针对短波长SASE-FEL的纵向相干性不佳,研究了多种变参数波荡器的辐射特性,以改善短波长SASE-FEL的辐射谱,增强其纵向相干性。从理论和数值模拟两方面研究了多种变参数波荡器的辐射特性,包括正向线性锥化和平方锥化型、正向step型以及反向锥化型。结果表明,这四种波荡器都能在各自参数优化时提高辐射功率,尤其以正向平方锥化的效果最为显着,但是仅有正向线性锥化能够显着改善SASE辐射谱。正向线性锥化能使辐射谱中心波长上的辐射强度大大增强,以致仅有一个尖峰非常突出,边带辐射强度很小。在此基础上,我们提出了“step+taper”型和“锯齿”型波荡器。它们也被证实在适当选取参数时能够显着改进SASE辐射谱:辐射谱整体向中心波长更加集中,同时边带辐射强度受到强烈抑制,近乎消失。这些对SASE辐射谱的改善将大大增强其纵向相干性,向全相干X光源又前进了一步。(本文来源于《中国科学技术大学》期刊2011-10-01）
邹冰,李明光,张鹏飞,李一丁,张辉[7]（2010）在《高增益自由电子激光饱和状态分析的一种统计物理方法》一文中研究指出讨论近年出现的分析自由电子激光系统饱和状态性质的一种统计物理方法.对于自由电子激光系统激光增益达到饱和时的主要物理参数所满足的方程作了推演,进而基于统计物理方法利用Lynden-Bell熵函数和Mathematica程序进行了相关的数值计算和分析.为了对这一方法作验证和对比,通过直接数值模拟的方法分析了暖电子束入射情形下系统光强、聚束因子和粒子相空间分布的性质以及它们之间的对应关系,比较显示数值模拟结果与统计物理方法的相应结果一致.(本文来源于《中国科学技术大学学报》期刊2010年06期）
李煜辉[8]（2006）在《高增益短波长自由电子激光的数值研究》一文中研究指出高增益自由电子激光被实验证明为目前唯一可以把自由电子激光推向紫外直至X射线的工作方式，在飞秒化学、生物分子结构、纳米科学、原子分子物理学等广泛的研究领域有巨大的应用前景，成为了当前世界上FEL领域的一个发展热点，已经形成了多个总体性方案。 但是高增益FEL装置结构庞大，技术难度极高，投资规模往往达到数亿美金。因此在装置建造以前，必须进行详细的理论分析和模拟计算。不同模式的高增益FEL都有特定的优点和缺点，然而没有一种具有压倒性的优势，提出并分析不同的高增益模式，以产生具有相干性好、功率稳定、辐射亮度高等优异品质的X射线自由电子激光，成为当今FEL领域中一个研究前沿。 本论文的主要内容是高增益短波长自由电子激光的数值模拟与分析研究。主要工作包含有不同X射线自由电子激光模式的计算与分析、自由电子激光基本理论和数值模拟方法的分析、一维FEL数值计算程序的编写、HGHG半解析计算与参数优化方法的讨论、级联HGHG的参数优化和计算方法的讨论、国家同步辐射实验室X射线FEL计划方案物理参数的初步设计几方面的工作。另外，基于THz光源的应用前景，本论文最后一章分析了储存环插入元件的长波长辐射性能。 本论文追踪国际FEL前沿，并结合本实验室的一些原创性理论，取得了下列进展： 编写了一维时间依赖FEL计算程序TDH1D，该程序的主要目的是为了对不同模式的X射线FEL进行快速依赖于时间的计算，分析它们的纵向相干性、辐射带宽、信噪比等前沿热点问题。另外，因为TDA3D、Genesis等公开的FEL模拟软件不易于分析FEL高次谐波性能，TDH1D可以对高次谐波多方面的性能进行比较细致的计算。TDH1D从基本的FEL一维理论出发，采用“宏粒子”计算方法，引入慢变包络近似(SVEA)和一个波荡器周期平均近似等。TDH1D进行了一些叁维效应的修正，在不降低计算速度的同时，得到与叁维计算更加接近的结果。 根据贾启卡研究员推导的HGHG一维解析理论，编写数值计算程序HG1D。HG1D的主要作用是结合解析理论，分析HGHG-FEL各种参数之间的相互联系以及对辐射的影响，快速优化实验参数。并且通过HG1D对上海深紫外自由电子激光装置种子激光功率和色散段强度的优化，讨论了它们对于饱和功率与饱和长度的影响，并进行了理论分析。(本文来源于《中国科学技术大学》期刊2006-05-01）
鲁向阳,向蓉,赵夔,王莉芳,全胜文[9]（2002）在《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》一文中研究指出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 2 6 0nm、6～ 8ps宽、5 0 0 μJ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 1 0 ps。(本文来源于《原子能科学技术》期刊2002年06期）
刁操政,刘金英,李为民,张善才,周安奇[10]（2000）在《高增益自由电子激光参数的优化设计》一文中研究指出本文对高增益自由电子激光参数设计进行了数值分析 ,通过对束流的光学函数匹配来提高束流的电流密度 ,从而达到提高FEL增益的目的 .同时编制了计算程序来进行系统参数的优化设计 ,对高增益自由电子激光方案的设计将起到帮助 .(本文来源于《中国科学技术大学学报》期刊2000年04期）
高增益自由电子激光论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
高增益自由电子激光原理自由电子激光(Free Electron Laser,简写为FEL)是以相对论性电子束为放大介质、基于电磁辐射机制的相干光源。自由电子激光原理是20世纪70年代中期发展起来的,1976年,美国的梅迪(J.M.J.Madey)博士等人首次在实验上证实了振荡器型低增益FEL的原理,引起科技界极大的兴趣。20世纪80年代,科学家们提出了SASE(Self Amplified Spontaneous Emission,自放大自发辐射)高增益自由
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
高增益自由电子激光论文参考文献
[1].王震.高增益自由电子激光微束团的产生与应用研究[D].中国科学院研究生院(上海应用物理研究所).2016
[2].赵振堂,王东,何建华.高增益自由电子激光与晶体学发展[J].现代物理知识.2014
[3].张辉,张鹏飞,李一丁.高增益自由电子激光饱和态分析的叁维统计理论[J].强激光与粒子束.2014
[4].赵振堂,王东.种子型高增益自由电子激光研究进展[J].激光与光电子学进展.2013
[5].顾小卫.带光速调管的高增益高次谐波振荡器自由电子激光模拟[J].物理学报.2013
[6].李和廷.高增益短波长自由电子激光相关物理研究[D].中国科学技术大学.2011
[7].邹冰,李明光,张鹏飞,李一丁,张辉.高增益自由电子激光饱和状态分析的一种统计物理方法[J].中国科学技术大学学报.2010
[8].李煜辉.高增益短波长自由电子激光的数值研究[D].中国科学技术大学.2006
[9].鲁向阳,向蓉,赵夔,王莉芳,全胜文.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[J].原子能科学技术.2002
[10].刁操政,刘金英,李为民,张善才,周安奇.高增益自由电子激光参数的优化设计[J].中国科学技术大学学报.2000