基于加速器的带轨道角动量X射线相关探索研究
发布时间：2021-05-20 00:39
带轨道角动量（Orbital Angular Momentum-OAM）的涡旋光束具有的特点是其相位Φ会沿着传播方向的轴线关于方位角φ呈现螺旋形结构分布Φ=lφ,存在相位奇异点,并且每个光子带有lh的轨道角动量。可见光波段的带轨道角动量涡旋光在微观操控、微型机械、成像、通讯、量子纠缠等方面已经有很广泛的应用。随着第四代光源——X射线自由电子激光（X-ray Free-Electron Lasers-XFELs）的蓬勃发展,XFEL产生的这种具有超高峰值亮度、超短脉冲以及极好相干性等优越特点的X射线可以在超小空间（nm）和超快时间（fs）尺度下探测物质结构,并在原子分子物理、凝聚态物理、结构生物学、表面催化与超快化学、材料科学等前沿科学领域有不可替代的重要作用。将具有独特性质的带轨道角动量涡旋光拓展到X射线波段甚至γ射线波段,可以有效结合两者特点,在近几年已经成为国际上热门的研究课题,带轨道角动量X射线（X-ray Carrying OAM-XOAM）在衍射成像、超快磁学、X射线轨道圆二色谱学等方面有着卓越的应用前景。据此,我们提出基于上海软X射线自由电子激光装置（the Shangha...
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院上海应用物理研究所)上海市
【文章页数】：130 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 引言
1.1 带轨道角动量(OAM)涡旋光的兴起与应用
1.1.1 OAM可见光的兴起
1.1.2 OAM可见光的应用
1.1.3 XOAM的应用
1.2 国内外关于OAM产生的研究现状
1.2.1 OAM可见光的产生
1.2.2 OAM电子和中子
1.2.3 XOAM的产生
1.3 本论文研究目标,结构与创新点
1.3.1 论文研究目标
1.3.2 本论文按结构
1.3.3 本论文的创新点
第2章 基于加速器产生涡旋光基本物理过程分析
2.1 螺旋型波荡器谐波产生螺旋光
2.1.1 螺旋型波荡器谐波产生带OAM光的理论分析
2.1.2 利用上海同步辐射光源(SSRF)的螺旋型波荡器产生涡旋光
2.2 自由电子激光物理及其产生OAM的过程
2.2.1 自由电子激光物理
2.2.2 FELs产生XOAM基本理论
第3章 基于上海软X射线自由电子激光装置产生XOAM的方案
3.1 方案原理设计
3.1.1 确定满足设计要求的产生X射线涡旋光的方法
3.1.2 本方案参数的确立
3.2 基本物理理论过程
3.3 模拟结果及讨论
3.3.1 本方案与单独螺旋型波荡器产生涡旋光效果对比
3.3.2 方案稳定性讨论
3.4 使用本方案方法产生波长约为2nm的涡旋光
3.5 knot型波荡器产生辐射光总结
3.6 本章小结
第4章 基于激光康普顿散射产生带轨道角动量的X射线方案的研究
4.1 激光康普顿散射(LCS)原理
4.1.1 单个光子和电子的康普顿散射原理
4.1.2 光子束与电子束的康普顿散射原理
4.2 激光康普顿散射产生涡旋光原理
4.3 方案设计
4.3.1 确定设计方案参数
4.3.2 初步模拟计算结果讨论
4.3.3 确定基于激光康普顿散射的非线性效应产生带轨道角动量X射线的方案
4.4 本章小结
第5章 总结与展望
5.1 总结
5.2 展望
参考文献
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]Shanghai Synchrotron Radiation Facility[J]. JIANG MianHeng1, YANG Xiong2, XU HongJie3, ZHAO ZhenTang3 & DING Hao4 1 Chinese Academy of Sciences, Beijing 100864, China; 2 Shanghai Municipal Government, Shanghai 200003, China; 3 Shanghai Institute of Applied Physics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 201800, China; 4 Shanghai Urban Construction & Communications, Shanghai 200003, China. Chinese Science Bulletin. 2009(22)
[2]涡旋光束和光学涡旋[J]. 陆璇辉,黄慧琴,赵承良,王将峰,陈和. 激光与光电子学进展. 2008(01)
博士论文
[1]能量连续可调激光康普顿散射光源的研制和相关应用研究[D]. 许杭华.中国科学院研究生院(上海应用物理研究所) 2017
本文编号：3196741
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院上海应用物理研究所)上海市
【文章页数】：130 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 引言
1.1 带轨道角动量(OAM)涡旋光的兴起与应用
1.1.1 OAM可见光的兴起
1.1.2 OAM可见光的应用
1.1.3 XOAM的应用
1.2 国内外关于OAM产生的研究现状
1.2.1 OAM可见光的产生
1.2.2 OAM电子和中子
1.2.3 XOAM的产生
1.3 本论文研究目标,结构与创新点
1.3.1 论文研究目标
1.3.2 本论文按结构
1.3.3 本论文的创新点
第2章 基于加速器产生涡旋光基本物理过程分析
2.1 螺旋型波荡器谐波产生螺旋光
2.1.1 螺旋型波荡器谐波产生带OAM光的理论分析
2.1.2 利用上海同步辐射光源(SSRF)的螺旋型波荡器产生涡旋光
2.2 自由电子激光物理及其产生OAM的过程
2.2.1 自由电子激光物理
2.2.2 FELs产生XOAM基本理论
第3章 基于上海软X射线自由电子激光装置产生XOAM的方案
3.1 方案原理设计
3.1.1 确定满足设计要求的产生X射线涡旋光的方法
3.1.2 本方案参数的确立
3.2 基本物理理论过程
3.3 模拟结果及讨论
3.3.1 本方案与单独螺旋型波荡器产生涡旋光效果对比
3.3.2 方案稳定性讨论
3.4 使用本方案方法产生波长约为2nm的涡旋光
3.5 knot型波荡器产生辐射光总结
3.6 本章小结
第4章 基于激光康普顿散射产生带轨道角动量的X射线方案的研究
4.1 激光康普顿散射(LCS)原理
4.1.1 单个光子和电子的康普顿散射原理
4.1.2 光子束与电子束的康普顿散射原理
4.2 激光康普顿散射产生涡旋光原理
4.3 方案设计
4.3.1 确定设计方案参数
4.3.2 初步模拟计算结果讨论
4.3.3 确定基于激光康普顿散射的非线性效应产生带轨道角动量X射线的方案
4.4 本章小结
第5章 总结与展望
5.1 总结
5.2 展望
参考文献
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]Shanghai Synchrotron Radiation Facility[J]. JIANG MianHeng1, YANG Xiong2, XU HongJie3, ZHAO ZhenTang3 & DING Hao4 1 Chinese Academy of Sciences, Beijing 100864, China; 2 Shanghai Municipal Government, Shanghai 200003, China; 3 Shanghai Institute of Applied Physics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 201800, China; 4 Shanghai Urban Construction & Communications, Shanghai 200003, China. Chinese Science Bulletin. 2009(22)
[2]涡旋光束和光学涡旋[J]. 陆璇辉,黄慧琴,赵承良,王将峰,陈和. 激光与光电子学进展. 2008(01)
博士论文
[1]能量连续可调激光康普顿散射光源的研制和相关应用研究[D]. 许杭华.中国科学院研究生院(上海应用物理研究所) 2017
本文编号：3196741
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianzigongchenglunwen/3196741.html
