同步輻射和自由電子激光中特殊波蕩器的研究.pdf

1、回顧同步輻射光源的發(fā)展歷程，可以發(fā)現(xiàn)波蕩器作為插入元件被大規(guī)模使用，不僅極大地提高輻射光亮度，更有效地拓寬了同步輻射光譜覆蓋范圍。作為最具潛力的第四代光源，自由電子激光以其波長可調(diào)、高功率、輻射相干等優(yōu)點(diǎn)，成為了近年來國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。與此同時(shí)，波蕩器作為自由電子激光的關(guān)鍵設(shè)備之一，同樣得到了人們廣泛關(guān)注。在這種背景下，我們對于同步輻射光源和自由電子激光中一些特殊波蕩器的應(yīng)用展開了研究。
　　 本文對于將變參數(shù)波蕩器用于基于靜電

2、加速器自由電子激光振蕩器，以提高輸出光飽和功率進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。首先給出基于靜電加速器自由電子激光振蕩器的方案設(shè)計(jì)。在此基礎(chǔ)上，從理論分析和數(shù)值計(jì)算兩方面研究了線性錐化變參數(shù)波蕩器對振蕩器輸出功率和飽和時(shí)間的影響。其結(jié)果論證了在振蕩器飽和后，引入變參數(shù)波蕩器能有效地改善低增益工作模式的飽和輸出光功率，且存在一個使得輸出功率最大的最優(yōu)錐化率。此外，我們還分析計(jì)算了反向線性錐化變參數(shù)波蕩器的情況。
　　 介紹了傳統(tǒng)準(zhǔn)周期波蕩器的基本

3、原理和結(jié)構(gòu)，從理論上分析了磁塊縱向長度的變化與高次諧波磁場強(qiáng)弱的關(guān)系。在此基礎(chǔ)上，我們提出了幾種能減弱高次諧波輻射的新結(jié)構(gòu)，如改進(jìn)型準(zhǔn)周期波蕩器和變寬度準(zhǔn)周期波蕩器。通過各方案自發(fā)輻射譜對比，發(fā)現(xiàn)改進(jìn)型準(zhǔn)周期波蕩器和變寬度準(zhǔn)周期波蕩器的高次諧波輻射抑制效果明顯優(yōu)于傳統(tǒng)準(zhǔn)周期波蕩器，且變寬度準(zhǔn)周期波蕩器更適合在真空環(huán)境下工作。為此，在NSRL的三期改造采用了改進(jìn)型準(zhǔn)周期波蕩器。另外，我們分析了準(zhǔn)周期波蕩器對于SASE FEL的高次諧波輻射

4、抑制效果。模擬結(jié)果表明，采用標(biāo)準(zhǔn)波蕩器和準(zhǔn)周期波蕩器的組合波蕩器方案，高階輻射光得到了顯著的降低，同時(shí)仍有一定的基波功率，但基波飽和時(shí)間有所延長。
　　 高場強(qiáng)混合型波蕩器對實(shí)現(xiàn)自由電子激光的小型化和向短波長延伸有重要意義。本文對已有的磁極加邊塊方案、楔形磁極方案進(jìn)行了參數(shù)優(yōu)化和磁場對比，并提出了磁極加斜邊塊的新方案。通過計(jì)算分析不同間隙周期比下，各方案的峰值磁場和各階諧波磁場，可以得出楔形磁極加斜邊塊方案能有效地提高混合型波蕩