等離子體填充喇曼型自由電子激光的理論研究.pdf

1、自由電子激光(Free-ElectronLaser,簡稱FEL)由于具有頻帶寬、頻率可調、光束質量好、激光效率高等優(yōu)點在許多領域有著廣泛的應用前景，許多國家的科研機構都在從事這方面的研究。等離子體填充的自由電子激光是FEL研究領域的重要方向，它有利于改善器件的性能，并且在這個方面已取得了重要的成果。 本文對等離子體填充喇曼型的自由電子激光(FEL)作了廣泛深入的研究，主要內容包括：研究了熱等離子體填充的FEL；分析了具有引導磁場

2、的等離子體填充的FEL；進一步探討了具有引導磁場的雙電子注FEL。 本文首先對自由電子激光的基本原理作了簡單的介紹，并就自由電子激光常用的線性理論作了簡單闡述。在此基礎上，利用流體理論導出了熱等離子體加載FEL的色散方程，利用數(shù)值求解的方法對熱等離子體加載FEL的基本特性作了詳細的分析。 在等離子體加載的FEL中引入縱向的引導磁場，把引導磁場對等離子體的影響等價為一個回旋頻率，導出了色散方程，通過對色散方程的數(shù)值求解，研

3、究了引導磁場的引入對FEL增長率的影響。在這個基礎上，把等離子體考慮成具有一定的初速度，就可以把等離子體等價為具有一定初速度的電子注，這樣就創(chuàng)新性的建立具有引導磁場的雙電子注的FEL物理模型，分析了雙電子注的速度差及引導磁場對FEL增長率的影響。 本論文通過對等離子體填充喇曼型的自由電子激光的研究，得到了一些具有一定價值的研究結果： 1)分析了熱等離子體的引入對FEL增長率的影響。研究表明：溫度的引入使得FEL的增長率有