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自由电子激光器的结构和工作原理

信息来源:澳门十大娱乐网址大全 日期:2019-01-17 

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      半导体激光器焊接机自由电子激光器是自由电子的受激辐射,把相对论电子束的能量转换成相干辐射的激光器件。它的结构和工作原理如下:

      半导体激光器焊接机自由电子激光谐振腔装置,它由扭摆磁铁、由电子束注入器(电子加速器)和光学谐振腔三部分组成。扭摆磁铁由很多组磁铁构成, 它的作用相当于普通激光器中的泵浦源,相邻两组磁铁的磁场方向是上下交替变化的,磁场变化的空间周期用λW表示。由电子加速器注人到扭摆磁场区的电子向z方向前进并在洛伦兹力的作用下,在x一z平面内左右往复地摆动,当电子在磁场区域内作圆弧形运动时于有向心加速度就会沿轨道的切线方向辐射出电磁波。

      

                              自由电子激光器谐振腔

      自由电子光学谐振腔与普通激光腔类似,是由两块光学反射镜组成的,由于它们的工作原理不同,对谐振腔的要求也有所不同。

      首先必须具有宽通带特性,以保证光腔能在FEL设计波长范围内工作;

      第二,高镜反射比问题,尤其工作于短波长的FEL,增益低,对镜反射比非常苛刻,需用稳定的宽带镀层;

      第三,光学元部件应具有抗辐射损伤能力,特别是电子储存环上的FEL,大量的真空紫外同步辐射可以迅速地损伤一般的高反射比镀镜。所以研制耐紫外辐射的稳定高反射比光镜是发展紫外到X射线FEL的必要条件;

      第四,在短波、高功率情况下,腔内的能量散逸可能损毁镜面,这将是发展高功率FEL的一个棘手问题。

      

                             自由电子激光器和微波激射器

      从加速器输出的相对论电子束横穿过周期性变化的波振器静磁场。磁场方向与电子束垂直,故穿过的电子束被迫进行横向振荡,并向前方发射磁轫致辐射。在高能电子和光子的散射过程中,电子运动方向上的散射光子的频率可由能量和动量守恒定律决定,波振器使聚焦的电子束在与光子束相互作用的整个过程中,始终保持在直线方向上。当电子束和光子束密度足够大时,便形成受激散射,产生自由电子激光。自由电子激光器的输出激光波长与电子能量有关,改变电子束的加速电压就可以改变激光波长,这称为电压调谐。其调谐范围很宽,原则上可以获得任意波长的激光。

       这就是半导体激光器焊接机自由电子激光器的结构和工作原理,仅供参考。

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