强激光与粒子束
2022, 34(10): 104000
强激光与粒子束
2022, 34(10): 104010
强激光与粒子束
2022, 34(10): 104001
1 中国科学院上海高等研究院, 上海 201204
2 中国科学院上海应用物理研究所, 上海 201800
3 清华大学工程物理系, 北京 100084
X射线自由电子激光试验装置(以下简称“SXFEL试验装置”)是中国第一台X射线相干光源,其输出波长小于9 nm。这台基于0.84 GeV 直线加速器、以掌握装置相关技术和实验演示种子型自由电子激光(FEL)级联与短波长回声型FEL为主要目标的自由电子激光装置,于2020年11月通过国家验收。本文将介绍SXFEL试验装置的基本情况和主要进展。
激光光学 X射线 自由电子激光 直线加速器
1 中国科学院上海应用物理研究所, 上海 201800
2 清华大学工程物理系, 北京 100084
3 上海科技大学物质科学与技术学院, 上海 201210
上海软X射线自由电子激光装置(SXFEL)是中国第一台X射线相干光源, 其最短波长可达到2 nm。这台基于1.5 GeV C波段高梯度电子直线加速器的激光装置包含1条种子型自由电子激光(FEL)束线、1条自放大自发辐射束线以及5个实验站。整个装置的研制分试验装置(SXFEL-TF)和用户装置(SXFEL-UF)两个阶段进行, 基于0.84 GeV直线加速器的SXFEL-TF以掌握种子型FEL级联技术和短波长回声型FEL为主要目标, 而SXFEL-UF的目标则是建成可提供5个实验站的用户装置并于2019年底开始首批实验。介绍了SXFEL的基本构成和目前装置研制的进展。
激光技术 自由电子激光 软X射线 相干光源
Author Affiliations
Abstract
1 Accelerator Technology and Applied Physics Division, Lawrence Berkeley National Laboratory, Berkeley, CA 94720, USA
2 Department of Engineering Physics, Tsinghua University, Beijing 100084, China
3 Key Laboratory of Particle and Radiation Imaging, Ministry of Education, Tsinghua University, Beijing 100084, China
Coherent pulse stacking (CPS) is a new time-domain coherent addition technique that stacks several optical pulses into a single output pulse, enabling high pulse energy and high average power. A Z-domain model targeting the pulsed laser is assembled to describe the optical interference process. An algorithm, extracting the cavity phase and pulse phases from limited data, where only the pulse intensity is available, is developed to diagnose optical cavity resonators. We also implement the algorithm on the cascaded system of multiple optical cavities, achieving phase errors less than 1.0° (root mean square), which could ensure the stability of CPS.
070.2025 Discrete optical signal processing 120.5050 Phase measurement 140.4780 Optical resonators Chinese Optics Letters
2018, 16(4): 040701
1 清华大学 工程物理系, 北京 100084
2 西北核技术研究所, 西安 710024
介绍了一种基于常规速调管功率合成和脉冲压缩的微波源系统,为实现多路高峰值功率速调管的功率合成,设计了一种紧凑型、近平面结构的微波功率合成器。在2.856 GHz频点处,合成器各端口反射损耗和相对端口隔离度均大于45 dB。当两路峰值功率为50 MW的微波功率合成时,合成器内的最大场强约为9.6 MV/m,合成效率大于99%。在四端口功率合成器的基础上,通过两级合成可实现一种八端口微波功率合成器,当四路峰值功率50 MW的微波功率合成时,合成器内最大场强约为13.5 MV/m。
速调管 功率合成 高功率微波 散射矩阵 合成效率 klystron power combiner high power microwave scattering matrix combining efficiency 强激光与粒子束
2014, 26(6): 063013
1 清华大学 工程物理系, 北京 100084
2 西北核技术研究所 激光与物质相互作用国家重点实验室, 陕西 西安 710024
研究了机械加工时由周期分量和随机分量叠加形成的粗糙表面的激光散射特性。基于Helmholtz-Kirchhoff积分定理并结合统计学相关理论, 推导得到了上述粗糙表面的散射场强空间分布理论计算公式。根据推导得到的计算公式, 计算了不同周期振幅和不同随机粗糙度情况下的散射场强空间分布, 并分析了散射场空间分布的特征和形成原因。理论计算结果表明:在随机性粗糙度远小于激光波长时, 周期振幅越大, 散射场空间分布的“衍射条纹”现象越明显; 而在随机性粗糙度和激光波长可比拟时, 周期振幅在波长范围内的变化对散射场空间分布特征影响较小, 不再有“衍射条纹”出现。在这种情况下, 周期振幅的变化所产生的效果相当于是对散射场空间分布进行了调制。
粗糙表面 高度分布 激光散射 散射系数 rough surface height distribution laser scattering scattering coefficient
1 清华大学 工程物理系, 加速器实验室, 北京 100084
2 清华大学 粒子技术与辐射成像教育部重点实验室, 北京 100084
回顾了几种磁控管理论模型,对这些理论模型中得到的电荷分布进行了分析。利用计算机对X波段磁控管进行PIC模拟,监视粒子相空间分布,并与理论结果进行对比,证明布里渊理论能部分解释轮轭层的高度及其内部的电荷密度分布,但模拟结果中电子在相空间存在一定的分布,而布里渊理论采用的是单粒子运动理论,因此无法解释模拟结果中轮轭边界下降沿特性。模拟得到的轮辐内电荷分布与各种理论均有较大差异,分析发现,不同的轮轭边界下降沿特性是造成差异的主要原因。讨论了利用导向中心流体理论得到更准确的轮辐内电荷分布的可能方法。
PIC模拟 布里渊密度 导向中心 空间电荷 单粒子运动 PIC simulation Brillouin density guiding center space charge singleparticle motion
1 清华大学 工程物理系 加速器实验室, 北京 100084
2 清华大学 粒子技术与辐射成像教育部重点实验室, 北京 100084
通过建立X波段同轴磁控管模型,对起振过程进行PIC模拟,结果表明: 当衰减瓷损耗角正切大于0.010时,起振过程中可能受干扰模影响,但均能正常工作; 当选用损耗角正切为0.001或不具有衰减性能的材料时,磁控管可能无法正常工作。因此同轴磁控管中需要选用损耗角正切大于0.010的电介质材料。进一步对该磁控管进行冷态微波特性模拟研究,重点分析了磁控管主模、N/2-1干扰模在不同参数衰减瓷下的品质因数,模拟结果表明衰减瓷位置合理,当损耗角正切大于0.010时,对N/2-1模的吸收效果明显改善,验证了PIC模拟的结论。
同轴磁控管 衰减瓷 损耗角正切 PIC模拟 coaxial magnetron attenuator loss tangent PIC simulation 强激光与粒子束
2012, 24(12): 2889