HUST自由电子激光太赫兹源的光学系统研究

发布时间：2023-06-05 18:47

　　本文围绕华中科技大学在建的太赫兹自由电子激光装置,从光学谐振腔的设计出发,到光学谐振腔的研制、安装与校准方案,并延伸至自由电子激光输出的太赫兹光传输以及太赫兹辐射功率和频谱的测量,对自由电子激光太赫兹源的整个光学系统进行了理论分析与实验研究。首先,论文研究了紧凑型低损耗的波导约束光学谐振腔结构。本文以光学衍射理论与波导模式分析为基础,研究并提出一种对部分波导型光学谐振腔内光场横向模式分布的计算方法。对于光学谐振腔中的自由空间部分的传播过程采用基于标量衍射法进行分析与仿真;对光学谐振腔内的波导结构部分,则采用菲涅尔衍射方程与波导模式传输相结合的方式计算光学谐振腔中的横向模式演变。以此方法对HUST-FEL光学谐振腔的腔内光场模式的多次回程演化过程进行仿真,并针对腔内损耗问题对谐振腔结构参数进行优化,最后确定了部分波导结构的紧凑型低损耗光学谐振腔结构参数。然后,论文研究了光学谐振腔与束流轨道的准直问题。光学谐振腔的安装存在偏差将会增加光腔内的损耗,而电子束偏离轨道也将减少光场增益,从而影响自由电子激光的功率累积饱和过程并减少输出的辐射功率。为了实现自由电子激光太赫兹源的高功率辐射输出,论文...

【文章页数】：118 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 国内外THZ-FEL源概况
    1.3 国内外THz-FEL源的光学系统研究
    1.4 HUST紧凑型自由电子激光太赫兹源
    1.5 论文研究内容及论文结构
2 紧凑型低损耗光学谐振腔结构研究
    2.1 引言
    2.2 光腔内光场稳态模式分析
    2.3 光场模式演变的仿真计算
    2.4 光学谐振腔几何设计
    2.5 本章小结
3 光学谐振腔与束流轨道的准直研究与实现
    3.1 引言
    3.2 光轴和束流的偏轴容忍度理论分析
    3.3 光轴和束流的偏轴容忍度的数值计算
    3.4 基于激光系统的三轴共线校准方案
    3.5 实际校准系统的搭建及测试结果分析
    3.6 本章小结
4 太赫兹源绝对功率谱测试平台的实现与调试验证
    4.1 引言
    4.2 低损耗太赫兹传输线的设计
    4.3 FEL太赫兹源的功率与频谱特征
    4.4 FEL THZ功率及频谱测量方案
    4.5 实际太赫兹频谱与功率测量系统的搭建
    4.6 本章小节
5 全文总结
    5.1 本文的创新点
    5.2 工作展望
致谢
参考文献
附录A 攻读博士学位期间所取得的学术成果



本文编号：3831844