激光-電子非線性康普頓散射特性研究.pdf

1、自由電子激光誕生于上世紀七十年代,至誕生以來在理論和實驗上都得到了迅速發(fā)展.研究自由電子激光產(chǎn)生的核心問題是自由電子與光場的相互作用問題.隨著激光場和強激光技術(shù)的發(fā)展等極端條件的實現(xiàn),電子在激光束上的非彈性散射開始顯現(xiàn),這個非彈性散射過程的能量交換的主要方式是非線性康普頓(Compton)散射的能量交換.即在電子與光場的相互作用的過程中吸收多個光子,發(fā)射一個新的光子的過程.對于這個散射過程的研究,不僅有利于進一步了解自由電子激光產(chǎn)生的原

2、理,而且為產(chǎn)生短波長自由電子激光細致的研究和高性能自由電子激光和它的研制及應(yīng)用都奠定了堅實的基礎(chǔ).
　　本文主要用兩種模型對激光-電子非線性Compton散射特性進行研究。全文共包括五章.
　　第一章簡要地介紹了自由電子激光和非線性Compton散射的發(fā)展與現(xiàn)狀.
　　第二章用標準微擾論研究了非線性Compton散射的電子能量,散射光頻率以及微分散射截面特性。在這一章首先研究了激光-電子非線性康普頓散射中散射光頻率在不

3、同散射方向隨著入射角的變化,然后又研究了散射過程中電子能量變化特性,接著利用標準微擾理論推導(dǎo)出在電子靜止參考系中激光-電子非線性Compton散射微分散射截面表達式并對其進行了討論.最后通過洛侖茲變換得到實驗室參考系中的激光-電子非線性Compton散射的微分散射截面并對其特性進行了研究。結(jié)果表明:散射光頻率在散射角一定的情況下,電子能量變化,散射光頻率除了與光子數(shù)成正比外在不同的方位角處隨著入射角的變化趨勢不同,同樣在方位角一定時,不

4、同散射角處的變化情況也不同.散射光的微分散射截面除了與光子數(shù)密度有關(guān),并與它的(n-1)次方成正比外,還與散射角,方位角和初始條件有關(guān).在進行上面研究中都利用了模擬計算進行細致研究。這就為以后工作中的實際操作提供了重要的參考價值.
　　第三章介紹自由電子在外場中運動的量子電動力學(xué)理論,并且介紹了半經(jīng)典方法,用這種方法可以處理電子在外場中發(fā)射光子問題.
　　第四章用半經(jīng)典方法對圓極化強平面電磁波場中的多光子非線性Compton

5、散射過程中電子能量的變化,散射頻率和微分散射截面特性進行了討論.通過對低頻極限下電子能量變化,散射光頻率和微分散射截面與入射光強的關(guān)系進行研究得出:利用多光子非線性Compton散射產(chǎn)生短波光子從而得到實際所需要的散射光,此時需要在一定的散射方向和初始條件下選擇適當?shù)墓鈭鰪姸?對于電子能量和光場強度一定的非線性Compton散射,散射角一定時,不同的方位角所對應(yīng)的散射過程都對應(yīng)入射角都有一個臨界值,該臨界值前后就是光場的能量的增加或減小