揭秘“第四代光源”——自由电子激光

2012-12-10 09:03

　　(3)发展小型化专用装置及工业应用目前，美国、日本等国的许多著名公司都在积极研究经济实用的专用FEL装置。

　　(4)提高功率转换效率目前，FEL的能量转换效率还很低(10％一20％ )，因此，无论从科学实验、工业应用还是军事目的，都亟待提高总功率转换效率。最新研究表明，将射出的无用电子束送人减速装置回收其能量，回收率可达95％。自由电子激光从出现至今刚刚经历了20个年头，尚处于发展的初期阶段，技术还不成熟，但FEL性能上无可比拟的优点，越来越引起科学界、军事界、医学界的高度重视。已成为科学技术领域最活跃的领域之一。

美国JLab的自由电子激光揭秘【多图】

　　美国托马斯杰斐逊国家加速器装置TJNAF（Thomas Jefferson National Accelerator Facility），俗称杰斐逊实验室（Jefferson Lab）或JLab。JLab位于美国弗吉尼亚州纽波特纽斯（Newport News），是美国能源部科学局下属的国家实验室。

　　JLab的自由电子激光器是一个亚皮秒光源，覆盖范围从250纳米的紫外至14微米中红外可调谐，脉冲能量达300 mJ，重复频率达75 MHz。并非所有的参数都可同时满足，但10 kW的平均功率已在红外被证明。

　　JLab的自由电子激光器基于一种称为能量回收型的直线加速器。电子从左下方的源释放，并且在超导直线加速器中加速。从这个直线加速器出现后，电子通过一个在其中心有扭摆磁铁的激光腔。这个扭摆磁铁引起电子振荡，发出光，该光在腔内被捕获，用来诱导电子放射出更多的光。退出光学腔后，电子然后沿着顶部回路回到直线加速器。在这里，它们将自己的大部分能量给到新一批的电子，使该过程高度有效。

JLab自由电子激光器位置示意图

JLab自由电子激光实验楼