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2016-8-8 閱讀(717)
能量啁啾電子束自由電子激光放大啁啾脈沖束小建彭堂超2，竇玉煥1（1.北京應(yīng)用物理與計(jì)算數(shù)學(xué)研宄所北京100088；2.武漢大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，武漢430072）和滑移現(xiàn)象對(duì)其的影響。采用研制的1維非定態(tài)程序GOFEL-P，對(duì)能量啁啾自由電子激光放大器放大啁啾脈沖的過(guò)程進(jìn)行了數(shù)值模擬和分析，計(jì)算了不同啁啾參數(shù)的脈沖被放大后的腔外壓縮情況。結(jié)果表明：與單能電子束時(shí)相比，能量啁啾自由電子激光可以放大具有更大啁啾參數(shù)的啁啾脈沖，使壓縮后的脈沖峰值功率增大至568GW，脈沖寬度縮短至2.29fs大幅增強(qiáng)自由電子激光放大啁啾脈沖以及腔外壓縮脈沖的效果。
超短脈沖在有群速度色散（GVD）的線性介質(zhì)中傳播后即可得到展寬的線性啁嗽脈沖。這種啁嗽脈沖若是高斯脈沖，則其慢變包絡(luò)可表示為2時(shí)為正啁嗽，表示脈沖后沿的頻率會(huì)變大，當(dāng)C<0時(shí)為負(fù)啁嗽，表示脈沖后沿的頻率會(huì)變小。
超短脈沖激光已經(jīng)成為諸如強(qiáng)場(chǎng)物理等科學(xué)研宄領(lǐng)域中的強(qiáng)有力的研宄手段，推動(dòng)了這些研宄領(lǐng)域的發(fā)展和進(jìn)步。啁嗽脈沖放大（CPA）技術(shù)是獲得高強(qiáng)度的超短脈沖自由電子激光（FEL）的一種主要途徑。從單能FEL放大器放大啁嗽脈沖的數(shù)值模擬結(jié)果中當(dāng)C=50時(shí)達(dá)到的zui高峰值功率63.3GW.因此，利用能量啁嗽電子束的FEL放大器放大啁嗽脈沖的效果要遠(yuǎn)好于單能電子束FEL放大器的效果，放大的啁嗽脈沖被壓縮后可以得到高出將近1個(gè)數(shù)量級(jí)的峰值功率。當(dāng)300以后，壓縮后的脈沖峰值功率會(huì)下降，這要是因?yàn)镃值的增大會(huì)使啁嗽脈沖每滑移一個(gè)波長(zhǎng)后的失諧增大，所以過(guò)大的C值對(duì)脈沖的放大和壓縮是不利的。
?。╞）中所示的脈沖被壓縮后的zui小寬度為2.29fs（C=350），比中的單能電子束放大啁嗽脈沖的模擬結(jié)果18.5fs小了近1個(gè)數(shù)量級(jí)。這主要得益于能量啁嗽電子束使FEL放大器的增益線寬大大提高，從而可以放大具有很大C值的啁嗽脈沖，大大提高脈沖的展寬壓縮比，使脈沖寬度被壓縮得更短。
3結(jié)論采用1維非定態(tài)程序GOFEL-P，對(duì)能量啁嗽FEL放大啁嗽脈沖的過(guò)程進(jìn)行了數(shù)值模擬和分析，結(jié)果表明：能量啁嗽FEL可以明顯提高脈沖的功率增益，增大FEL的增益線寬，從而可以放大具有很大C值的啁嗽脈沖，大大提高脈沖的展寬壓縮比。與單能電子束時(shí)相比，壓縮后的脈沖峰值功率增大和寬度縮短近1個(gè)數(shù)量級(jí)，大幅度提高了FEL放大啁嗽脈沖以及腔外脈沖的壓縮效果。數(shù)值模擬的結(jié)果初步驗(yàn)證了采用能量啁嗽電子束的FEL可以直接產(chǎn)生啁嗽脈沖。如何使用具有能量啁嗽電子束的FEL放大器產(chǎn)生并放大啁嗽脈沖將是我們進(jìn)一步開(kāi)展的研宄工作。北京富瑞恒創(chuàng)科技有限公司。
