上海应物所自由电子激光物理研究取得系列进展

上海应物所研究人员发现，通过耦合电子能量和横向位置，并调节电子束在激光场中扭摆的中心位置，便可以补偿全光学X射线光源中电子束团的能散效应，相关研究成果近日发表在Optics Express 22(2014)13880。具体原理如下：首先利用横向色散元件将电子束团的纵向能量映射到横向分布；其次激光场在横向天然具有高斯分布，即场强从横切面中心位置向四周递减，只要入射电子束团不在激光场中心扭摆，便自然感受到横向场梯度的存在，也就是所谓的具有横向梯度的激光波荡器。这样安排下，不同能量电子均满足自由电子激光共振条件，便可将能量转换效率提高2-3个量级，并改善FEL横向模式。

该项研究得到了国家自然科学基金委、国家科技部“973”项目和中国科学院的资助支持，由上海应物所张彤博士和邓海啸博士等合作完成。

图4.左：全光学光源中，电子束团（红色圆点）以一个横向偏移进入激光波荡器场扭摆；中：纵向能量和横向位置关联的电子束团在激光波荡器梯度场中符合共振关系；右：全光学光源辐射功率随激光束斑大小和横向偏移的变化情况，红色区域为优化区域。