能量啁啾电子束自由电子激光放大啁啾脉冲

能量啁啾电子束自由电子激光放大啁啾脉冲束小建彭堂超2，窦玉焕1（1.北京应用物理与计算数学研宄所北京100088；2.武汉大学物理科学与技术学院，武汉430072）和滑移现象对其的影响。采用研制的1维非定态程序GOFEL-P，对能量啁啾自由电子激光放大器放大啁啾脉冲的过程进行了数值模拟和分析，计算了不同啁啾参数的脉冲被放大后的腔外压缩情况。结果表明：与单能电子束时相比，能量啁啾自由电子激光可以放大具有更大啁啾参数的啁啾脉冲，使压缩后的脉冲峰值功率增大至568GW，脉冲宽度缩短至2.29fs大幅增强自由电子激光放大啁啾脉冲以及腔外压缩脉冲的效果。

　　超短脉冲在有群速度色散（GVD）的线性介质中传播后即可得到展宽的线性啁嗽脉冲。这种啁嗽脉冲若是高斯脉冲，则其慢变包络可表示为2时为正啁嗽，表示脉冲后沿的频率会变大，当C<0时为负啁嗽，表示脉冲后沿的频率会变小。

　　超短脉冲激光已经成为诸如强场物理等科学研宄领域中的强有力的研宄手段，推动了这些研宄领域的发展和进步。啁嗽脉冲放大（CPA）技术是获得高强度的超短脉冲自由电子激光（FEL）的一种主要途径。从单能FEL放大器放大啁嗽脉冲的数值模拟结果中当C=50时达到的zui高峰值功率63.3GW.因此，利用能量啁嗽电子束的FEL放大器放大啁嗽脉冲的效果要远好于单能电子束FEL放大器的效果，放大的啁嗽脉冲被压缩后可以得到高出将近1个数量级的峰值功率。当300以后，压缩后的脉冲峰值功率会下降，这要是因为C值的增大会使啁嗽脉冲每滑移一个波长后的失谐增大，所以过大的C值对脉冲的放大和压缩是不利的。

　　（b）中所示的脉冲被压缩后的zui小宽度为2.29fs（C=350），比中的单能电子束放大啁嗽脉冲的模拟结果18.5fs小了近1个数量级。这主要得益于能量啁嗽电子束使FEL放大器的增益线宽大大提高，从而可以放大具有很大C值的啁嗽脉冲，大大提高脉冲的展宽压缩比，使脉冲宽度被压缩得更短。

　　3结论采用1维非定态程序GOFEL-P，对能量啁嗽FEL放大啁嗽脉冲的过程进行了数值模拟和分析，结果表明：能量啁嗽FEL可以明显提高脉冲的功率增益，增大FEL的增益线宽，从而可以放大具有很大C值的啁嗽脉冲，大大提高脉冲的展宽压缩比。与单能电子束时相比，压缩后的脉冲峰值功率增大和宽度缩短近1个数量级，大幅度提高了FEL放大啁嗽脉冲以及腔外脉冲的压缩效果。数值模拟的结果初步验证了采用能量啁嗽电子束的FEL可以直接产生啁嗽脉冲。如何使用具有能量啁嗽电子束的FEL放大器产生并放大啁嗽脉冲将是我们进一步开展的研宄工作。北京富瑞恒创科技有限公司。