Способ генерации и усиления когеретного электромагнитного излучения

,ЛОО 111 ПКИ" .О 1 ИЛПИС 1 Ь 111 КИХ РГ С 11 У 1 ЛИК ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОГРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Кондратенко А.М., Салдин Е.Л. Генерация когерентного излучения пучком релятивистских электронов в ондуляторе. - ДАН СССР, 1979, т.249, М 4, с,843 - 847,Патент СШАМ 3822410, кл. Н 01 Я 3/00, 1974.(54) СПОСОБ ГЕНЕРАЦИИ И УСИЛЕНИЯ КОГЕРЕНТНОГО ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ(505 Н 01 Л 25/00, Н 01 Б 3/00 лазерах на свободных электронах, Цель изобретения - повышение частоты излучения и предельной интенсивности излучения при снижении требований к качеству электронного пучка, Электронный поток 1 из ускорителя в виде макроимпульса тока направляется в магнитный ондулятор, состоящий из М соосных секций 2,1, 2.2, 2.1 ч, между которыми расположены петлевые секции 3.1, 3.2, 3.5, 3.(1 ч). В петлевых секциях осуществляется задержка электронного макроимпульса тока относительно импульса электромагнитного колебания, при этом импульс электромагнитного излучения в следующей секции ондулятора будет взаимодействовать со следующим участком электронного макроимпульса тока, 2 з,п.ф-лы, 5 ил.Изобретение относится к лазерам нг свободных электронах (ЛСЭ), в когорых когеренгкое элекромагнитное излучение генерируется с помощью релятивистских электронных пучков,Целью изобретения я)ляется повьшение частоты излучения, увеллчение предельной интенсивности выходного излучения при снижении требований к качеству электронного пучка,На фиг,1 Г)редставлена схема предлагаемого безрезонаторкого мкогопролетногс) ЛСЭ, 1 раектория 1 электронного гогока, секции 2.1, 2.2, 2,3, 2.областей взаимодействия в виде магнитного ондулятора секции 3,1, 3.2, 3,3, 3(К) - петлевые электронные каналы,1 а фиг.25 представлены временные диаграммы импульсов излучения (флг,2, 3) и ма к роимпул ься тока (фиг.4, 5) соответствено для резонаторного ЛСЭ (фиг,2, 4) и безрезоаторкого многопролетного (фиг.3, 5), Направления стрелок указьвяот движение импульса излучения относительно мякроимпульса тока.С пос об о существл я к) т сл еду о щим образом,Злектроный поток иэ ускорителя в виде макролмпульса тока направляется го каналу в магнитный ондулятор, состоящий из Ы соосных секций 2,1, 2,22,М,являющийся осью оптического канала генерируемого излучения. По выходе из секций ондулятора 2.1, 2.2, 2,3 - 2(-2) соответственно электроны отклояотся, выводятся из оптического :(анала и направляк)тся по петлевым электронным каналам соответственно 3,1, 3.2, 3,53(Г) в гледующие секции очдулятора 2,2, 2,32,Г, Таким образом осуществляется задержка электронного макроимпульса относительно импульса электромагнитного когебания, )аспрострянЯощегО по п)51 мому оптическому каналу, Импульс э;ектромаг итного колебания за сче.г обгона электронного потока в промежутке ме)кду секциями ондулятора начинает взаимодействовать в следующей окдулятооной секции с ноьым участком макроилпульса тока. Этим достигается эффект каскадного многократного усигения, Импульс излучения выводится из системы по прямому оптическому каналу, а элекгрочньЙ поток Отк 05 яется ма нитным полем после вьходя из последней секции ондулятора,Пярамет:)ы элементов предлагаемой схемы ЛСЗ подбирает следующим образом.(".,екциь ондуля)оря должы обеспечить простракствекньй синхрокизм взяимодейтвия эл(эктронов ОГ ределенОЙ эне)ии Е) С Э Л Е К Т Р Р М Я ГИ Г Н 0 Й Р )ЛС Й ф И К С и Г) О Я с Н Н 0 й 15 20 25 30 35 4) 5 Дчастоты о), . Г 18 рв,е секции ондулятора предназначенные для рябо.ы со слабьли интенсивнос: ями поля, деляк)т однородными, с одинаковой постоянной во всей секции. Последние по ходу импульса секции Одуляор;1 могут быть профилрОвакньми,т.а. с лзменяющейся пос.оянной по дллке сек ции. В случае интенсивных полей (в последних секциях ондулятора) эти изменения могут быть настолько существенкьми, что без соответствующего профиллрования ондулятора пространственный синхронизм будет нарушаться. приводя к уменьшению взаимодействия потока с колебанием,Длины ондулячорных секций или числа периодов в секции определяют из условия максимальной передачл энергии от электронных сгустков генерируемому импульсу в ках(ДОЙ из секций, В червьх секциях это условие свсдится к обеспечению максимального усиления в приближении слабого синала, в последних секциях ондулятора в случае интенсивных поей излучения длину секций, как и закон профилирования, определяот из условия достжения максимальной эффективности передачи энергии эгектронов импульсу излучения, При генерации более коротковолнового излучения реваощим условием на всей длине оптического канала будет достижение максимального усиления, Подбором параметров каждой из ондуляторны;( секций в соответствии с уровнем интенсивности излучения, достигаемым в процессе взаимодействия в этой секции, обеспечивает Оптимальный режим, Длину петлевых секций электронного канала 3 3,2, 3.3.3(К) определяю) в зависимости от длинь окдуляторных,екций, промех(утков между ними выбранного режима работы и от временной с)Дуктурь импульсов тсжа, которая радиочастотных ускорителей характеризуется частотой следования макроилпульсов тока, длительност о макооим. пульсов, длительностью макроимпульсов (сгустков), периодом следования микроимпуль- с в таким образом, чтобы каждый микроимпульс тока взаимодействовал с электромагнитным колебанием лишь в одной из секций ондуля- О,)а, а в секции каждого импульса излучения последовательно участвовало и микроимГ 1 ульсов тока,Возможны также режимь, при которых генерируемые импульсы или серии импульеов следуот чаще, В этом случае каждый млкроимпульс тока будет использоваться в нескольких секциях ондулятора. Такие режимы могут оказаться эффективными при малой интенсивности излучения и малом возмущении электронного пучка я Гроцессе ЬЗЯИМОДЕЙСТВИЯ,1691903 Фиг.7РЯ Я Составитель В, ДолматовТехред М.Моргентал Корректор М,Максимише Маковск едакт Подписноео.изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР35, Раушская наб., 4/5 аказ 393 ВНИИ Тираж Государственного комитета 113035. Москва, ЖПроизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина. 101 Во всех рассмотренных режимах нет ограничений на скважность тока. Допускаются малые значения скважности в отличие от прототипа, Это позволяет эффективно использовать короткие макроимпульсы тока с относительно малой скважностью, Снижение требований к длительности макроимпульсов и скважности тока значительно расширяет класс ускорителей электронов, пучки которых могут использоваться для генерации когерентного излучения.формула изобретения 1. Способ генерации и усиления когерентного электромагнитного излучения, заклочающийся в том, что импульс электромагнитного колебания и макроимпульс релятивистского электронного потока одновременно пропускают через область взаимодействия с ондулятором, обеспечивают многократное взаимодействие, поддерживая синхронизм путем временного сдвига между макроимпульсом электронного потока и импульсом электромагнитного колебания, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышениячастоты излучения, увеличения предельнойинтенсивности излучения при снижении тре 5 бований к качеству электронного пучка, используют й областей взаимодействия,расположенных соосно, а временной сдвигобеспечивают, направляя релятивистскийэлектронный поток по криволинейной траек 10 тории в пространстве между соседними областями взаимодействия.2, Способ по п,1 о т л и ч а ю щ и й с ятем, что в качестве импульса электромагнитного колебания в первой области взаимо 15 действия используют собственноеизлучение релятивистского электронногопотока,3. Способ п.1, отличающийся тем,что в качестве импульса электромагнитного20 колебания в первой области взаимодействия используют внешний импульс электромагнитного колебания.