Способ генерации и усиления когеретного электромагнитного излучения

Способ генерации и усиления когеретного электромагнитного излучения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к способам генерации и усиления электромагнитного излучения , в частности, реализуемым в 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 N соосных секций 2.1, 2.2,..., 2.N, между которыми расположены петлевые секции 3.1, 3.2, 3.5..., 3.(М-1). В петлевых секциях осуществляется задержка электронного макроимпу льса 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. w ё

f(1 i (О111 l i 1 è."

r..Î! 1ИЛЛ11С I И lf Vf11 . ! f:(.IIYF ЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ по 03obPETEHL1FIM и От Кяытиям п1 и гкнт ссср Э

4п

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4615106/21 (22) 06,12,88 (46) 15,11.91. Бюл. N. 42 (72) А.А, Варфоломеев (53) 621.385.6(088.8) (56) Кондратенко А.M., Салдин Е.Л. Генерация когерентного излучения пучком релятивистских электронов в ондуляторе. — ДАН

СССР, 1979, т.249, N4,,с,843 — 847, Патент США

М 3822410, кл. Н 01 SЗ/00,,1974. (54) СПОСОБ ГЕНЕРАЦИИ И УСИЛЕНИЯ

КОГЕРЕНТНОГО ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО

ИЗЛУЧЕНИЯ (57) Изобретение относится к способам генерации и усиления электромагнитного излучения, s частности, реализуемым в

„„5U 1691903 А1

rs1Fs Н 01 J 25/00, Н 01 S 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 N соосных секций

2,1, 2.2,..., 2.N, между которыми расположены петлевые секции 3.1, 3.2, 3.5..., 3.(N-1). 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.

1 бг!1

Изобретение относится к RRç8pàì Hã свободных электронах (ЛСЗ), в KOropb!K когеренгное элек ромагнитное излучение генерируется с помощью релятивистских электронных пучков.

Целью изобретения является повь!шение частоты излучения, увеллчение предельной интенсивности выходного излучения при снижении требований к качеству электронного пучка, На фиг,1 г!редставлена схема предлагаемого безрезонаторного многопролетного

ЛСЭ, 1раектория 1 электронного г,OTOxa, секции 2.1, 2.2, 2,3, 2.N областей взаимодействия в виде магнитного ондулятора секции

3,1, 3.2, 3,3... 3(N-1) — петлевые электронные каналы.

I-1а фиг.2--5 представлены временные диагр 3мм!.! импульсов излучения (флг.2, 3) и ма к роимпул ьса тока (фиг.4, 5) соответственll0 для резонаторного ЛСЭ (фиг.2, 4) и безрезо! !аторкого многоп ролетного (фиг.3, 5).

На11равления стрелок указы!3а1от движение импульса излучения относительно макро!

1МГ1УiI ЬСа TOKcl.

Способ осуществля!OT следу!Ощим образом, Злектронный поток иэ ускорителя в виде макролмпульса тока направляется llo каналу в магнитный ондулятор, состоящий из

N соосных секций 2.1, 2.2„..2.N, являющийся осью оптического канала генерирусмого излучения. По выходе из секций ондул.!Тора

2.1, 2.2, 2.3 — 2(N-2) соответственно электроHbl отKfIOIIR!01cR, выводятся из оптического

:

2,2, 2.3„„2,N. Таким образом осуществляется задержка электронного макроимпульса относител ьн0 импульса злектромагIR3nòHого ког!ебания, 12!2cr!pOGTpBHRIoL!,8ÃO по п12ямому оптическому каналу, Импульс э; ектро:M8I I- итного колебания за сче.г обгона электронного потока в r:ромежутке мех<ду секциями ондулятора начинает взаимодействовать в следующей окдулятооной секции с ноьым участком макроимг!ульса тока. Зтим достигается э (фект каскадного многократного усиг!ения, Импульс излучения выводится из системы по и рямому оптическому каналу, а

ЭЛЕК ГРОННЫй ПОТОК OTK!17H IBTCR Mf2I HÈTHЫМ

Г10лем после выхода из последней секции ондулятора.

Парамет:!! элемOHTOI предлагаемой схемы ЛСЗ подбирает следующим образом.

Г .екци! ондуля1ора Дол>к!!ы обеспечить пространственный синхронизм взаимодейт в и Я э л <, к i P О !! О в О Гl Р 8Д -. . л P н! !0 Й э и 8 12 Г и и E !2 с э л е к т р Р м а Г I.! è Г к 0 Й Р и л с Й ф и к c!1 Г2 31 в а! н к О й

Г O

-" б частоты (ff, . Первые секции ондулятора предназначенные для раб !I-I со слабь«ли интенсивнос: ями поля, делак2т Îдкородными, с одинаковой постоянной Во всей ге!ции. Последние по ходу импульса секции

Онд nflÿ Гор;1 MОIQT бblTb I)po >!nflирОf33HHhllnln, т.е. с !лзменяющейся пос оя нной по дллке сек ции. В случае интенсивных полей (в последних секциях ондулятора) этл изменения могут быть настолько существенными, что без соответству!ощего профил!лрования ондулятора простран, Tвенный синхронизм будет нарушаться. приводя к уменьшению взаимодействия потока с колебанием.

Длины ондуляторных секций или числа периодов в секции определяют из условия максималbной передачл энергии от электронных сгустков генерируемому импульсу в !

<ЭУ<ДОЙ из секций. В I8p!3blx сОкциях это условие сводится к обеспечению максимального усиления в приближении слабого си нала, в последних секциях ондулятора в случае интенгивных по.1ей излучения длину секций, как и закон профилирования, определя!От из условия досгижекия максимальной эффективности передачи энергии

3fl8KTpoHoE3 импульсу излучения, При генерации более коротковолнового излучения решающим условием на всей длине оптическо!О канала будет достижение максимального усиления. Подбором Г1араметров каждой из ондуляторных секций в соответствии с уровнем интенсивности излучения. достигаемым в процессе взаимодействия в этой секции, обеспечивает оптимальный р8 жим, Длину петлевых секций электронного канала 3.1, 3,2, 3.3...3(N-1) определяю, в зависимости от длины окдуляторных 08K!2èé. промех<утков между ними выбранного режима работы и от временной С1руктуры импульсов тока, которая радиочасто ных ускорителей характеризуется частотой cë8äîâàíèR макроимпульсов тока, длительност .. !0 макооимпульсов, длительностью Màêpoè! Iïóëücî!3 (сгустков), периодом следования микроимпуль-

СОв таким образом, чтобы каждый микроимпульс тока взаимодействовал с электромагнитным

> колебанием лишь в одной из секций ондуляОра, а в секцил каждого импульса излучения последовательно участвовало и микроимГl nfl b CO B TO K 3, Возможны также режимь1, при которых генерируемые импульсы или серии импульеов следу!от чаще. 9 этом случае каждый микроимпульс тока будет использоваться в нескольких секциях ондулятора. Такие режимы могут оказаться эффекти ными при малой интенсивности излучения л малоn возмущении электронного пучк-1!! Г!ропе-..се ьэаимодейсTвия.

1691903

Составитель В, Долматов

Редактор A. Маковская Техред M.Моргентал Корректор М.Максимишенец

Заказ 3932 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035. Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. 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 Ко герентного излучения.

Формула изобретения

1. Способ генерации и усиления когерентного электромагнитного излучения, эакл очающийся 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 юшийся тем, что, с целью повышения частоты излучения, увеличения предельной интенсивности излучения при снижении тре5 бований к качеству электронного пучка, используют N областей взаимодействия, расположенных соосно, а временной сдвиг обеспечивают, направляя релятивистский электронный поток по криволинейной траек10 тории в пространстве между соседними областямии взаимодействия.

2, Способ по п,1 отличающийся тем, что в качестве импульса электромагнитного колебания в первой области взаимо15 действия используют собственное излучение релятивистского электронного потока.

3. Способ п.1, отл ича ю щи йся тем, что в качестве импульса электромагнитного

20 колебания в первой области взаимодействия используют внешний импульс электромагнитного колебания.