高增益双色自由电子激光的理论与关键技术研究

批准号:
11605277
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
24.0 万元
负责人:
冯超
依托单位:
学科分类:
A3008.同步辐射与自由电子激光原理与技术
结题年份:
2019
批准年份:
2016
项目状态:
已结题
项目参与者:
陈之初、张文艳、兰太和、王震、齐争
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中文摘要
近些年,基于先进加速器的高增益自由电子激光(FEL)受到了国际上的广泛重视和大力发展。FEL具有极高的时间和空间分辨率,能为多种科学研究开辟全新的领域。双色FEL是近年来在高增益FEL领域迅速兴起的一项前沿技术,可用于对物理、化学中的基本过程进行深入的研究。目前国际上所有的高增益FEL装置都在着力开展双色FEL产生的相关研究。本项目结合国际上FEL的发展趋势,拟通过理论与模拟研究,对双色FEL产生机制进行全面的探索,并对一些新型的双色FEL产生机制进行深入研究;另外,我们还将基于上海软X射线FEL试验装置(SXFEL)开展双色FEL关键技术的研究,搭建开展双色FEL实验所需的光学系统。本项目的目标是提出全相干X射线双色FEL产生的新机制,满足FEL用户的各种需求,同时掌握双色FEL产生的关键技术,为SXFEL开展双色FEL实验奠定基础。
英文摘要
In recent decades, the high-gain free-electron lasers (FELs) based on advanced accelerator techniques have been successfully developed around the world. High-gain FELs hold the ability for the generation of coherent radiation pulses with ultra-short time duration at high photon energies, which capable of enabling new areas of sciences. Generating two-color radiation pulses with ultra-short pulse durations is of remarkable interest in the FEL user community. Applications exist over a broad range of wavelengths involving pump-probe experiments, which can be used to investigate the ultrafast process occurring during chemical and physical reactions. Nearly all high-gain FEL facilities around the world have performed the two-color FEL experiments in recent years. Here the applicant and his collaborators propose to study the mechanisms of various two-color FEL schemes and develop key technologies for two-color FEL experiments at the Shanghai soft x-ray test facility (SXFEL). It is hoped that several novel two-color x-ray FEL generation schemes will be proposed to satisfy the new demands of FEL users and optical systems will be built for the two-color FEL experiments at SXFEL through the studies of this proposal.
基于直线加速器的X射线自由电子激光(FEL),拥有比第三代同步辐射光源更高的峰值亮度、更短的时间脉冲结构和更好的相干性,是国际上最为先进的大型基础科研设施之一,是研究微观物质结构动态变化过程的理想探针。鉴于其重大科学意义及应用前景,近些年国内外FEL发展十分迅速。我国目前已先后建成了上海深紫外FEL试验装置(SDUV-FEL)、大连相干光源(DCLS)和上海软X射线FEL(SXFEL)装置,并正在建设超导硬X射线FEL装置(SHINE)。随着国际上FEL大科学装置的发展和成熟,FEL用户也对光源性能提出了越来越多的新需求,其中多色超短脉冲FEL的产生是当今国际FEL领域的一个重要发展方向,对于拓展X射线FEL的应用范围具有十分重要的意义。我国X射线FEL装置的潜在用户也已经明确提出了对双色/多色FEL的迫切需求。本项目结合国际上FEL的发展趋势和我国FEL装置发展的特点,重点开展了基于种子型FEL产生全相干双色/多色辐射的物理机制和关键技术的研究,具体研究内容包括全相干多色FEL产生物理机制、双色种子激光光学系统搭建和外种子多色FEL实验三个方面。在全相干多色FEL产生物理机制方面,本项目系统研究了全相干FEL的多种产生方案并将其与多色脉冲产生相结合,提出了基于角色散增强机制产生超快双色FEL和基于自种子产生全相干双色脉冲等多个新机制;在关键技术研究方面,本项目设计并完成了双色种子激光光学系统的搭建,并基于此光学系统完成了基于回声型(EEHG)FEL产生全相干双色软X射线FEL物理方案的设计;在实验研究方面,本项目基于SXFEL开展了EEHG的物理研究,实现了EUV波段EEHG的出光放大和软X射线波段的信号输出,初步测试了多色FEL产生的方案,得到了多色拍频频谱。本项目发展了多色FEL新原理和关键技术,在本项目支持下共发表相关学术论文16篇,培养博士研究生两名,本项目的成功开展为我国在软X射线和硬X射线FEL装置上开展双色/多色FEL实验奠定了理论和技术基础。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
The beam-based alignment for soft X-ray free-electron lasers via genetic algorithm
通过遗传算法进行软 X 射线自由电子激光器的光束对准
DOI:10.1016/j.nima.2018.07.033
发表时间:2018-10
期刊:Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment
影响因子:--
作者:Li Zeng;Chao Feng;Duan Gu;Juan Li;Zhentang Zhao
通讯作者:Zhentang Zhao
Obliquely incident laser and electron beam interaction in an undulator
波荡器中的斜入射激光和电子束相互作用
DOI:10.1103/physrevaccelbeams.22.070701
发表时间:2019-07
期刊:Physical Review Accelerators and Beams
影响因子:1.7
作者:Wang Xiaofan;Feng Chao;Tsai Cheng Ying;Zeng Li;Zhao Zhentang
通讯作者:Zhao Zhentang
Parameter optimization and start-to-end simulation for the phase-merging enhanced harmonic generation free electron laser
相位合并增强谐波产生自由电子激光器的参数优化和全程仿真
DOI:10.1016/j.nima.2017.08.059
发表时间:2017-12
期刊:Nuclear Inst. and Methods in Physics Research, A
影响因子:--
作者:Zheng Qi;Chao Feng;Haixiao Deng;Bo Liu;Zhentang Zhao
通讯作者:Zhentang Zhao
DOI:10.1107/s1600577518018209
发表时间:2019-03
期刊:Journal of synchrotron radiation
影响因子:2.5
作者:T. Liu;C. Feng;D. Xiang;Jiansheng Liu;Dong Wang
通讯作者:T. Liu;C. Feng;D. Xiang;Jiansheng Liu;Dong Wang
DOI:https://doi.org/10.1016/j.nima.2017.10.060
发表时间:2017
期刊:Nuclear Inst. and Methods in Physics Research, A
影响因子:--
作者:Kaiqing Zhang;Li Zeng;Zheng Qi;Chao Feng;Dong Wang
通讯作者:Dong Wang
相位汇聚型外种子自由电子激光的理论与实验研究
- 批准号:11475250
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:98.0万元
- 批准年份:2014
- 负责人:冯超
- 依托单位:
国内基金
海外基金
