[发明专利]一种高脉冲能量谐振腔型自由电子激光系统

说明书

本发明公开一种高脉冲能量谐振腔型自由电子激光系统，包括产生电子束的电子源、设置于电子源后电子束路径上用于加速电子束的电子加速器、设置于电子加速器后利用电子束产生辐射脉冲的波荡器，所述波荡器两端设置用于辐射脉冲来回振荡，并放大辐射脉冲能量的谐振腔，所述谐振腔内设置用于将谐振腔内饱和辐射脉冲倒出到谐振腔外的腔倒空器，该系统产生的激光脉冲能量高，还具有带宽窄、频率覆盖范围宽、连续可调等特点，同时建造难度与建造成本低，适合进行推广。

技术领域

本发明属于激光器技术领域，具体地说涉及一种高脉冲能量谐振腔型自由电子激光系统。

背景技术

谐振腔型自由电子激光以自由电子为媒介，在谐振腔中放大辐射脉冲，并通过小孔将饱和的激光脉冲耦合输出到谐振腔外，具有带宽窄、频率连续可调等优点。但是常规谐振腔型自由电子激光脉冲能量受限于其耦合输出方式，只能输出谐振腔内饱和脉冲能量的小部分，导致单脉冲能量一般至多数十微焦。

腔倒空技术在上世纪六十年代提出，该技术待谐振腔内辐射脉冲能量饱和后，将饱和辐射脉冲一次性输出到腔外，几乎能输出谐振腔内的饱和能量，因此脉冲能量大幅提高。目前通常利用激光等离子体镜作为腔倒空器，此类腔倒空器需要强激光，因此系统复杂且价格昂贵；此外位于谐振腔内的激光等离子体镜不可避免的耗损谐振腔内功率，影响谐振腔饱和脉冲能量，降低可输出的脉冲能量。

因此，现有技术还有待于进一步发展和改进。

发明内容

针对现有技术的种种不足，为了解决上述问题，现提出一种高脉冲能量谐振腔型自由电子激光系统，该系统现将旋转镜作为腔倒空器引入谐振腔型自由点击激光系统，制造简单，腔倒空器对谐振腔内功率几乎无影响，能输出更大脉冲能量的激光。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种高脉冲能量谐振腔型自由电子激光系统，其包括产生电子束的电子源、设置于电子源后电子束路径上用于加速电子束的电子加速器、设置于电子加速器后利用电子束产生辐射脉冲的波荡器，所述波荡器两端设置用于辐射脉冲来回振荡，并放大辐射脉冲能量的谐振腔，所述谐振腔内设置用于将谐振腔内饱和辐射脉冲倒出到谐振腔外的腔倒空器。

优选的，所述电子源为光阴极电子源、热阴极电子源、冷阴极电子源中的一种，所述电子加速器为射频直线电子加速器、同步电子加速器、静电加速器中的一种，所述波荡器为永磁波荡器、电磁波荡器、超导波荡器中的一种。

优选的，还包括偏转磁铁，所述偏转磁铁设置于电子路径上，用于改变电子束的方向。

优选的，所述谐振腔由长焦距球面镜和短焦距球面镜对向设置形成，。

优选的，所述腔倒空器设置于长焦距球面镜与短焦距球面镜的焦点重合处。

优选的，所述腔倒空器为旋转镜结构，所述旋转镜包括转轮、及设置于转轮轮面上随转轮转动的反射镜，所述反射镜设置为多个，该多个反射镜均匀设置于转轮轮面上。

优选的，所述反射镜旋转至谐振腔辐射脉冲光路上的周期，等于谐振腔辐射脉冲饱和所需周期。

优选的，还包括设置在束线末端的法拉第筒，通过法拉第筒实现对电子的收集。

有益效果：

1.本发明使用自由电子为媒介，在谐振腔中放大辐射，具有带宽窄、频率覆盖范围宽且连续可调、脉冲能量高等优点。

2.通过旋转镜作为腔倒空器，对谐振腔内功率几乎无损耗，不会影响谐振腔的饱和能量

3.通过旋转镜作为腔倒空器，能将辐射脉冲能量进行全反射，同等条件下输出更高功率峰值的自由电子激光。

4.使用旋转镜作为腔倒空器，能减少制作成本与难度。

附图说明