自由电子激光振荡器中电子束能量跳跃对增益的影响X.pdfVIP

　第 11 卷　第 4 期 强 激 光 与 粒 子 束 . 11, . 4　 V o l N o 　1999 年 8 月 H IGH POW ER LA SER AND PA R T ICL E BEAM S A ug. , 1999　 ( ) 文章编号: 　1001—4322 1999 04—0389—04 自由电子激光振荡器中 电子束能量跳跃对增益的影响 姜云卿, 　束小建 ( 国家863 计划强辐射实验室第五研究室, 应用物理与计算数学研究所, 北京 8009 信箱, 邮编 100088) 　　摘　要: 　微脉冲中电子束能量、电流的跳跃会影响电子束的质量, 从而也影响激光的增 益。在CA EP F IR FEL 理论设计模型参数的基础上, 利用一维定态程序对电子束能量跳跃对 增益的影响进行了数值研究, 并与非定态程序计算结果进行比较, 给出可容许的能量跳跃范 围。 　　关键词: 　 自由电子激光振荡器; 　能量跳跃; 　激光增益; 　激光功率 　　中图分类号: 　 248 6　　　　文献标识码: 　 TN A 1　计算模型 　　在振荡器研究中, 一般都采用稳态模型, 假定在一个宏脉冲中, 各个微脉冲电子束有相同 的能量分布, 即各个微脉冲电子束具有相同的初始 和一个初始能散 。但实际上, 加速器 0 的微波功率源不可能那么稳定, 而且实验中也可能有不可预料的外界因素影响, 从而使得在一 个宏脉冲中各个微脉冲的电流、电子束能量和微脉冲之间的间隔可能产生跳跃。这些跳跃现象 是很复杂的, 一般是无规的、随机的、瞬时发生的。也就是说, 在同一个宏脉冲中不同微脉冲的 束能量可能不同, 束的电流可能不同, 微脉冲之间的间隔也可能不同。本文只研究能量不稳定 的问题 　　为了计算简单, 我们采用这样的模型: 保持激光波长不变, 保持能散度不变, 而让每个微 脉冲电子的平均能量有一个随机的跳跃。也就是说, 每pass 中, 每个电子的能量有一个相同的 ( ) 改变 这个量是由给定的平均值随机抽样得到的, 采用了 1000 组随机数 , 而不同pass 的改 变不同, 是随机的。对每一个平均值, 计算了N 个不同抽样的模型, 然后对N 个模型进行平 均, 并与无跳跃时的结果比较, 给出可容许的变化范围。为了节省计算时间, 数值模拟是采用定 ( ) 态程序 光脉冲相对电子束无滑移, 1 进行的。同时, 在无能量跳跃的情况下, 将定态 W D code ( ) 结果与非定态结果 考虑滑移效应,W FPR K code 进行了比较, 从而给出合理的可容许的能 量跳跃范围。 2　激光工作方