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自由電子激光器的結(jié)構(gòu)和工作原理

信息來(lái)源:本站 日期:2019-01-17 

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      半導(dǎo)體激光器焊接機(jī)自由電子激光器是自由電子的受激輻射,把相對(duì)論電子束的能量轉(zhuǎn)換成相干輻射的激光器件。它的結(jié)構(gòu)和工作原理如下:

      半導(dǎo)體激光器焊接機(jī)自由電子激光諧振腔裝置,它由扭擺磁鐵、由電子束注入器(電子加速器)和光學(xué)諧振腔三部分組成。扭擺磁鐵由很多組磁鐵構(gòu)成, 它的作用相當(dāng)于普通激光器中的泵浦源,相鄰兩組磁鐵的磁場(chǎng)方向是上下交替變化的,磁場(chǎng)變化的空間周期用λW表示。由電子加速器注人到扭擺磁場(chǎng)區(qū)的電子向z方向前進(jìn)并在洛倫茲力的作用下,在x一z平面內(nèi)左右往復(fù)地?cái)[動(dòng),當(dāng)電子在磁場(chǎng)區(qū)域內(nèi)作圓弧形運(yùn)動(dòng)時(shí)于有向心加速度就會(huì)沿軌道的切線方向輻射出電磁波。

      

                              自由電子激光器諧振腔

      自由電子光學(xué)諧振腔與普通激光腔類似,是由兩塊光學(xué)反射鏡組成的,由于它們的工作原理不同,對(duì)諧振腔的要求也有所不同。

      首先必須具有寬通帶特性,以保證光腔能在FEL設(shè)計(jì)波長(zhǎng)范圍內(nèi)工作;

      第二,高鏡反射比問(wèn)題,尤其工作于短波長(zhǎng)的FEL,增益低,對(duì)鏡反射比非常苛刻,需用穩(wěn)定的寬帶鍍層;

      第三,光學(xué)元部件應(yīng)具有抗輻射損傷能力,特別是電子儲(chǔ)存環(huán)上的FEL,大量的真空紫外同步輻射可以迅速地?fù)p傷一般的高反射比鍍鏡。所以研制耐紫外輻射的穩(wěn)定高反射比光鏡是發(fā)展紫外到X射線FEL的必要條件;

      第四,在短波、高功率情況下,腔內(nèi)的能量散逸可能損毀鏡面,這將是發(fā)展高功率FEL的一個(gè)棘手問(wèn)題。

      

                             自由電子激光器和微波激射器

      從加速器輸出的相對(duì)論電子束橫穿過(guò)周期性變化的波振器靜磁場(chǎng)。磁場(chǎng)方向與電子束垂直,故穿過(guò)的電子束被迫進(jìn)行橫向振蕩,并向前方發(fā)射磁軔致輻射。在高能電子和光子的散射過(guò)程中,電子運(yùn)動(dòng)方向上的散射光子的頻率可由能量和動(dòng)量守恒定律決定,波振器使聚焦的電子束在與光子束相互作用的整個(gè)過(guò)程中,始終保持在直線方向上。當(dāng)電子束和光子束密度足夠大時(shí),便形成受激散射,產(chǎn)生自由電子激光。自由電子激光器的輸出激光波長(zhǎng)與電子能量有關(guān),改變電子束的加速電壓就可以改變激光波長(zhǎng),這稱為電壓調(diào)諧。其調(diào)諧范圍很寬,原則上可以獲得任意波長(zhǎng)的激光。

       這就是半導(dǎo)體激光器焊接機(jī)自由電子激光器的結(jié)構(gòu)和工作原理,僅供參考。

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