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        自由電子激光器的結構和工作原理

        信息來源:本站 日期:2019-01-17 

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              半導體激光器焊接機自由電子激光器是自由電子的受激輻射,把相對論電子束的能量轉換成相干輻射的激光器件。它的結構和工作原理如下:

              半導體激光器焊接機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)和光學諧振腔三部分組成。扭擺磁鐵由很多組磁鐵構成, 它的作用相當于普通激光器中的泵浦源,相鄰兩組磁鐵的磁場方向是上下交替變化的,磁場變化的空間周期用λW表示。由電子加速器注人到扭擺磁場區的電子向z方向前進并在洛倫茲力的作用下,在x一z平面內左右往復地擺動,當電子在磁場區域內作圓弧形運動時于有向心加速度就會沿軌道的切線方向輻射出電磁波。

              

                                      自由電子激光器諧振腔

              自由電子光學諧振腔與普通激光腔類似,是由兩塊光學反射鏡組成的,由于它們的工作原理不同,對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設計波長范圍內工作;

              第二,高鏡反射比問題,尤其工作于短波長的FEL,增益低,對鏡反射比非??量?需用穩定的寬帶鍍層;

              第三,光學元部件應具有抗輻射損傷能力,特別是電子儲存環上的FEL,大量的真空紫外同步輻射可以迅速地損傷一般的高反射比鍍鏡。所以研制耐紫外輻射的穩定高反射比光鏡是發展紫外到X射線FEL的必要條件;

              第四,在短波、高功率情況下,腔內的能量散逸可能損毀鏡面,這將是發展高功率FEL的一個棘手問題。

              

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

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

               這就是半導體激光器焊接機自由電子激光器的結構和工作原理,僅供參考。

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