缩短自由电子激光放大器饱和长度的研究

1

作者 吉驭嫔 徐竞跃 +2 位作者 王时建 徐勇根 张世昌 《西华大学学报（自然科学版）》 CAS 2014年第5期33-36,共4页

缩短自由电子激光器中的束-波互作用饱和长度,能够有效地降低加速器、摇摆器以及整体器件的成本。为探索缩短束-波互作用饱和长度的途径,本文作者采用非线性数值模拟方法,研究自由电子激光放大器中关键参数对束-波互作用饱和长度的影响... 缩短自由电子激光器中的束-波互作用饱和长度,能够有效地降低加速器、摇摆器以及整体器件的成本。为探索缩短束-波互作用饱和长度的途径,本文作者采用非线性数值模拟方法,研究自由电子激光放大器中关键参数对束-波互作用饱和长度的影响。以一种红外自由电子激光放大器为例,对摇摆器磁场振幅在3 000 Ga做±10%较大调整,对应的饱和长度5.92 m,仅缩短0.11 m(减少不足2%);通过对摇摆器周期、电子束能量、激光波长的搭配进行优化,当摇摆器周期为3.8 cm、电子束能量为105 MeV、激光波长为853 nm时达到最优,使饱和长度缩短到4.35 m(减少26.5%)。结果表明:摇摆器振幅对饱和长度的影响不大,但电子束能量、摇摆器周期、激光波长三者之间的恰当匹配至关重要,可明显缩短对应的束-波互作用饱和长度。 展开更多

关键词 自由电子激光放大器 饱和长度 摇摆器振幅 参量优化

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同轴腔电子回旋微波激射器电子效率的研究

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作者 张辉波 张世昌 《真空电子技术》 2004年第1期12-14,共3页

通过非线性模拟计算同轴腔电子回旋微波激射器的电子效率,结果与德国卡尔斯鲁研究中心研制的同轴腔电子回旋微波激射振荡器的实验效率比较吻合,进而通过提高初始横纵向速率比和引入坡度磁场,使器件的电子效率从26.7％提高到34.6％。这... 通过非线性模拟计算同轴腔电子回旋微波激射器的电子效率,结果与德国卡尔斯鲁研究中心研制的同轴腔电子回旋微波激射振荡器的实验效率比较吻合,进而通过提高初始横纵向速率比和引入坡度磁场,使器件的电子效率从26.7％提高到34.6％。这种效率放大的物理机制是:坡度磁场改变了相对论电子的运动条件,有效地改善了波束互作用过程中电子的群聚状态,从而提高了电子束的换能效率。 展开更多

关键词 自由电子脉塞 回旋管 同轴腔 坡度磁场 效率

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离子通道自由电子激光器中平衡态电子的科尔莫哥洛夫熵 被引量：2

3

作者 徐勇根 王时建 +2 位作者 吉驭嫔 徐竞跃 张世昌 《西华大学学报（自然科学版）》 CAS 2013年第4期41-44,共4页

基于拉曼型自由电子激光器,研究了离子通道自由电子激光器中相对论电子运动的稳定性,分析了电子运动的科尔莫哥洛夫熵,以MIT实验数据为例,分别研究了离子密度、绝热压缩场、自身场对电子的运动和电子运动的稳定性的影响。结果表明:绝热... 基于拉曼型自由电子激光器,研究了离子通道自由电子激光器中相对论电子运动的稳定性,分析了电子运动的科尔莫哥洛夫熵,以MIT实验数据为例,分别研究了离子密度、绝热压缩场、自身场对电子的运动和电子运动的稳定性的影响。结果表明:绝热压缩场对电子运动有较大影响,但几乎不会影响电子运动的稳定性;离子密度、自身场对电子运动的稳定性有实质性影响。 展开更多

关键词 离子通道自由电子激光器 稳定性 K熵 离子密度 绝热场和自身场

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坡度摇摆器自由电子激光中电子运动的稳定性分析 被引量：1

4

作者 徐勇根 张世昌 +3 位作者 田彬杉 唐军成 刘鑫 沈涛 《西华大学学报（自然科学版）》 CAS 2014年第2期31-34,共4页

提高自由电子激光器效率和功率的方法之一,是采用坡度摇摆器来延缓束波互作用进入饱和。本文通过计算柯尔莫哥洛夫熵(Kolmogorov entropy,简称K熵)来研究坡度摇摆器自由电子激光器中电子运动的稳定性,结果表明:无坡度时平衡态电子的柯... 提高自由电子激光器效率和功率的方法之一,是采用坡度摇摆器来延缓束波互作用进入饱和。本文通过计算柯尔莫哥洛夫熵(Kolmogorov entropy,简称K熵)来研究坡度摇摆器自由电子激光器中电子运动的稳定性,结果表明:无坡度时平衡态电子的柯尔莫哥洛夫熵值在零附近振荡,有坡度时K熵值趋于负值,稳定性变好;当激光从电子获得能量并呈指数增长时,引起K熵值涨落,不宜采用正坡度而应采用负坡度方能改善电子运动的稳定性。 展开更多

关键词 自由电子激光器 坡度摇摆器 柯尔莫哥洛夫熵 相对论电子 运动稳定性

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采用坡度磁场提高同轴腔电子回旋管的效率

5

作者 张辉波 张世昌 +3 位作者 金践波 邱春蓉 胡莉 梁晓萍 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第7期891-894,共4页

　通过选择适当电子初始的横纵向速度比,并引进坡度磁场的方法,来提高同轴腔电子回旋微波激射器效率。非线性模拟表明,用这种办法可以将德国卡尔斯鲁研究中心研制的同轴腔电子回旋微波激射振荡器的实验效率,从26.7%提高到31.5%。这种效... 　通过选择适当电子初始的横纵向速度比,并引进坡度磁场的方法,来提高同轴腔电子回旋微波激射器效率。非线性模拟表明,用这种办法可以将德国卡尔斯鲁研究中心研制的同轴腔电子回旋微波激射振荡器的实验效率,从26.7%提高到31.5%。这种效率放大的物理机制是:坡度磁场改变了相对论电子的运动条件,有效地改善了波束互作用过程中电子的群聚状态,使电子束有更多的动能转换为电磁能,从而提高了电子束的换能效率。 展开更多

关键词 自由电子脉塞 回旋管 同轴腔 坡度磁场 效率

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拉曼型自由电子激光器中相对论电子运动稳定性的比较研究 被引量：7

6

作者 徐勇根 王时建 +4 位作者 吉驭嫔 徐竟跃 卢宏 刘晓旭 张世昌 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2013年第8期131-136,共6页

拉曼型自由电子激光器作为一种兆瓦级高功率毫米波、太赫兹波辐射源,其电子的运动稳定性对整体器件的性能至关重要.本文采用科尔莫戈罗夫熵方法,以典型的麻省理工学院公布的实验数据为例,比较研究拉曼型正向导引磁场和反向导引磁场两类... 拉曼型自由电子激光器作为一种兆瓦级高功率毫米波、太赫兹波辐射源,其电子的运动稳定性对整体器件的性能至关重要.本文采用科尔莫戈罗夫熵方法,以典型的麻省理工学院公布的实验数据为例,比较研究拉曼型正向导引磁场和反向导引磁场两类自由电子激光器中相对论电子的运动稳定性.结果表明:摇摆器绝热压缩磁场对电子运动的稳定性无实质性影响,但对电子运动影响大;电子束自身场在拉曼型正向导引磁场自由电子激光器中使电子运动稳定性变差,而在拉曼型反向导引磁场自由电子激光器中则可改善电子运动稳定性. 展开更多

关键词 拉曼型自由电子激光器 相对论电子运动稳定性 科尔莫戈罗夫熵 电子束自身场

原文传递

具有坡度的同轴布喇格结构的频率响应特性 被引量：11

7

作者 丁学用 张世昌 谢永超 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第12期2051-2054,共4页

在CST软件平台上,对具有坡度的同轴布喇格结构的频率响应特性进行了数值模拟。结果表明:具有正圆锥形坡度的同轴布喇格结构,其带宽随着所加坡度角的增大而变窄;而具有倒圆锥形坡度的同轴布喇格结构,其带宽随着所加坡度角的增大而变宽。... 在CST软件平台上,对具有坡度的同轴布喇格结构的频率响应特性进行了数值模拟。结果表明:具有正圆锥形坡度的同轴布喇格结构,其带宽随着所加坡度角的增大而变窄;而具有倒圆锥形坡度的同轴布喇格结构,其带宽随着所加坡度角的增大而变宽。采用窗函数技术可以有效地抑制具有坡度的同轴布喇格结构的频率响应曲线的残余旁瓣。汉明窗函数、汉宁窗函数及布拉克曼窗函数均有利于改善同轴布喇格结构作为反射器或者滤波器的性能。 展开更多

关键词 高功率微波 同轴布喇格结构 坡度正弦波纹壁 残余旁瓣 窗函数

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结构偏心对开放式同轴谐振腔性能的影响 被引量：4

8

作者 谢永超 张世昌 丁学用 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第11期1899-1902,共4页

采用CST微波工作室软件,数值模拟了内外导体轴线偏心对开放式同轴谐振腔的影响。结果表明:不管是内外导体的轴线发生平行偏心,还是倾斜偏心,都引起开放式同轴谐振腔的谐振频率、品质因数和场振幅实质性下降;其中,倾斜偏心产生的影响比... 采用CST微波工作室软件,数值模拟了内外导体轴线偏心对开放式同轴谐振腔的影响。结果表明:不管是内外导体的轴线发生平行偏心,还是倾斜偏心,都引起开放式同轴谐振腔的谐振频率、品质因数和场振幅实质性下降;其中,倾斜偏心产生的影响比平行偏心更为严重。 展开更多

关键词 高功率微波 开放式同轴谐振腔 结构偏心 场分布 谐振频率 品质因数

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螺旋波纹壁圆柱波导回旋行波放大器的非线性模拟 被引量：2

9

作者 张辉波 张世昌 +3 位作者 辛奇 孔艳岩 邱春蓉 赖颖昕 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第12期2059-2062,共4页

给出了螺旋波纹壁圆柱波导回旋行波放大器非线性模拟中,处理偏模的初值问题和计算精度瞬时监测问题两项关键技术。采用这些技术编制的程序所得到的数值计算结果与Denisov等人实验观测值符合得很好。在此基础上,对电子束速度离散、螺旋... 给出了螺旋波纹壁圆柱波导回旋行波放大器非线性模拟中,处理偏模的初值问题和计算精度瞬时监测问题两项关键技术。采用这些技术编制的程序所得到的数值计算结果与Denisov等人实验观测值符合得很好。在此基础上,对电子束速度离散、螺旋开槽周期和开槽深度对效率的影响,进行了非线性模拟研究。结果表明:螺旋波纹壁圆柱波导回旋行波放大器效率对电子束速度离散不敏感,而对螺旋波纹开槽周期和开槽深度的依赖性较强;通过参数优化可望把目前实验的效率水平提高到25.6%。 展开更多

关键词 高功率微波 螺旋波纹波导 回旋行波放大器 非线性模拟

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短波长自由电子激光器电子运动特性研究 被引量：2

10

作者 王时建 徐勇根 +4 位作者 吉驭嫔 徐竟跃 卢宏 刘晓旭 张世昌 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2013年第14期158-164,共7页

短波长自由电子激光器的电子束在摇摆器中的传输通道长而狭窄,须得电子具有良好的运动特性,避免在传输过程中产生横向发散.本文研究短波长自由电子激光器中超相对论电子在磁场具有横向分布的平面摇摆器中的三维运动特性,用逐次逼近法推... 短波长自由电子激光器的电子束在摇摆器中的传输通道长而狭窄,须得电子具有良好的运动特性,避免在传输过程中产生横向发散.本文研究短波长自由电子激光器中超相对论电子在磁场具有横向分布的平面摇摆器中的三维运动特性,用逐次逼近法推导相对论运动方程的解析表达式,非线性数值计算模拟传输过程,采用科尔莫戈罗夫熵方法分析运动的稳定性.结果表明:摇摆器磁场除使电子做周期性摇摆运动外,还迭加了偏离轴线的横向漂移运动,在没有外置的磁场聚焦系统情况下,电子将偏离轴线横向发散;但是,恰当选取电子的横向初始速度,可有效地防止电子运动的横向发散,即使没有外置的磁场聚焦系统,也能在长达10m的摇摆器中顺利传输,横向位移范围不超过0.09mm,而且其运动是稳定的. 展开更多

关键词 短波长自由电子激光器 平面摇摆器 超相对论电子运动 运动稳定性

原文传递

圆极化变参数摇摆器中电子的稳定性研究

11

作者 徐勇根 王时建 +2 位作者 沈涛 田彬杉 张世昌 《光学与光电技术》 2015年第1期74-78,共5页

采用圆极化变参数摇摆器能延缓自由电子激光器件进入饱和,提高束波互作用效率。通过计算电子运动的柯尔莫哥洛夫熵来研究变参数摇摆器自由电子运动的稳定性。研究结果表明:摇摆器无论采用正坡度还是负坡度,平衡态电子的柯尔莫哥洛夫熵... 采用圆极化变参数摇摆器能延缓自由电子激光器件进入饱和,提高束波互作用效率。通过计算电子运动的柯尔莫哥洛夫熵来研究变参数摇摆器自由电子运动的稳定性。研究结果表明:摇摆器无论采用正坡度还是负坡度,平衡态电子的柯尔莫哥洛夫熵值均小于零,稳定性均比无坡度时好,但电子的运动轨迹趋于发散;当有激光场存在时,正坡度破坏电子运动的稳定性,负坡度改善电子运动的稳定性。其结果为电子运动稳定性的进一步研究提供参考。 展开更多

关键词 自由电子激光器 圆极化变参数摇摆器 柯尔莫哥洛夫熵 稳定性 激光场

原文传递

同轴与圆柱布喇格反射器的比较及波纹槽周期对反射率的影响

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作者 卢莺 赖颖新 张世昌 《科学技术与工程》 2007年第23期6173-6175,共3页

对同轴布喇格反射器与圆柱布喇格反射器的比较研究表明,同轴布喇格反射器具有模式选择性更好、几何尺寸更大的优点。数值模拟研究结果显示,当同轴布喇格反射器内外导体柱波纹槽周期相同时,反射率获得最优效果。

关键词 同轴布喇格反射器 模式选择 反射率 波纹槽周期

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