基于束流发射度交换技术的短波长自由电子激光

自由电子激光（FEL）被誉为第四代光源，它可以提供高亮度的X射线。目前美国处于领先地位。其中自放大自发辐射(SASE)技术存在相干性差，脉冲间波动大的缺点。高增益谐波产生(HGHG)技术实现短波长辐射受限于种子激光的波长。级联HGHG技术难度大。2009年SLAC专家提出了用共鸣原理实现短波长FEL的方法(EEHG)。本人于2011年提出了采用束流发射度交换技术实现类似共鸣的物理过程实现短波长FEL的方法(EEX-HHG)[Phys. Rev. Lett.]。该原理处于刚提出阶段，中间物理、技术问题需要细化。如果该路线能走通，将有助于我国FEL技术实现国际领先。

课题组在项目执行过程中对产生自由电子激光高次谐波的关键技术之一：发射度交换技术进行了深入细致的研究，提出了创新的发射度交换方案：即前后色散段非对称的发射度交换方案。详细分析了该方案在发射度交换过程中对发射度增长的抑制作用；模拟计算了该方案中相干同步辐射（CSR）的影响。该方案有着实际的应用价值，即在实际的加速器中，当空间受限的情况下，可以利用非对称的设置实现完全的发射度交换；或者由于磁铁加工、安装的不到位，造成前后色散段不对称，可以通过调节四极铁，实现完全的发射度交换。.课题组还对发射度交换的关键部件：偏转腔进行了设计，采用CST软件计算了偏转腔中的电场和相位分布，优化偏转腔压梯度。完成了腔体的试加工，并对单腔频率进行了测量。