交叉型波荡器软X射线自由电子激光极化控制的影响因素3.PDF

　第 23 卷第 3 期 强 激 光 与 粒 子 束 Vol . 23 , No . 3 　 　20 11 年 3 月 H I GH POW ER L A SER AND PA R T ICL E B EA M S Mar . , 20 11 　 ( ) 文章编号 : 　100 14322 20 11 交叉型波荡器软 X 射线自由电子激光 极化控制的影响因素 耿会平 , 　贾启卡 , 　李和廷 ( 中国科学技术大学 国家同步辐射实验室, 合肥 230029) 　　摘 　要 : 　交叉型波荡器是一种实现软 X 射线自由电子激光极化控制的有效方式 。以自放大 自发辐射 自 由光电子激光为例 ,采用统计的方法系统地分析了交叉型波荡器软 X 射线 自由电子激光极化控制的影响因 素 。通过对光场相干长度 、光脉冲两分量之间相对滑移长度和光场分量平均功率差异等的分析 ,给出了优化交 叉型波荡器极化控制方案遵循的原则 ,即 :辐射场相干时间尽可能长 ,光场分量相对滑移长度尽可能短 ,辐射场 分量功率差异尽可能小等 。该原则为交叉型波荡器软 X 射线自由电子激光极化控制方案的优化提供了依据 。 　　关键词 : 　交叉型波荡器 ; 　软 X 射线自由电子激光 ; 　极化控制 　　中图分类号 : 　TN248 . 6 　　　　文献标志码 : 　A 　　　doi :10 . 3788/ H PL PB20 112303 . 0765 ( ) 　　单程高增益自由电子激光 F EL 作为最有前景的第四代光源 ,在当今的科学研究中起着重要的作用 。而 对 F EL 极化状态的控制 ,特别是对软 X 射线 F EL 极化状态进行快速控制 ,在探测物质的化合价 、自旋和键合 等特性方面有着广泛的应用[ 1 ] 。使用 A P PL EII[2 ] 结构的波荡器 ,可以实现对辐射光极化状态的控制 ,但是它 需要从机械上调节磁块位置来实现 ,因此调节速度非常慢 。并且 ,虽然 A P PL EII 结构的波荡器在第三代的电 子储存环上已得到广泛的使用 ,但是由于对机械公差的严格要求 ,其在 X 射线波段的应用至今尚未被实验证 [ 3 ] ( ) 实 。交叉型波荡器 或交叉型平面波荡器 是由 K.J . Kim 提出的一种新的极化控制的方法 , 由两个结构相同 的平面波荡器组成 ,第一个波荡器用于 x 方向极化 ,产生辐射场 Ex ;第二个则用于 y 方向极化 ,产生辐射场 Ey ;二者之间由一个移相器连接 。移相器通过改变电子束到达第二段波荡器的时间调节 Ex 与 E y 的相对相 位 。适当调节移相器 ,利用辐射光的相干性 ,在第二段波荡器的出口则可以得到任意极化状态的光场 。由于多 数 X 射线 F EL 光源都使用平面型波荡器 ,交叉型波荡器可以通过在已有平面波荡器的基础上增加一个波荡 器来实现极化控制 ,具有结构相对简单 、易于实现的特性 ;此外 ,若移相器采用脉冲磁铁设计 ,则可以实现极化 状态的快速调节 。目前 , 以交叉型波荡器实现极化控制的方案已被深入研究[45 ] ,并扩展到谐波的极化控制[ 6 ] 。