СодержаниеВведение
Генерация СВЧ электронными потоками
Длина волны излучения
Теория ЛСЭ; ондуляторный лазер на свободных электронах
Основные конструктивные элементы ЛСЭ
Режимы работы и классификация
Экспериментальные исследования ЛСЭ на однородных ондуляторах
Применения ЛСЭВведениеПод лазерами на свободных электронах (ЛСЭ) обычно понимают устройства (приборы), в которых происходит усиление или генерация когерентного электромагнитного излучения с использованием явления стимулированного излучения релятивистских свободных электронов, совершающих наряду с поступательным также и колебательное движение в поле внешних сил. В качестве таких внешних сил могут выступать силы, действующие на электрон со стороны пространственно-периодических магнитного (магнитостатическая накачка) или электрического (электростатическая накачка) полей либо интенсивной электромагнитной волны, падающей на электронный пучок (электромагнитная накачка). Накачка первого типа имеет место в ондуляторах и убитронах, накачка второго типа может проявиться при каналировании электронов в кристаллах. Электромагнитная накачка может быть использована для преобразования мощного длинноволнового СВЧ-излучения в коротковолновое - инфракрасное и оптическое - при его рассеянии на релятивистском электронном пучке.
В понятие ЛСЭ нередко включают более широкий класс источников когерентного излучения, в которых используется индуцированное излучение релятивистских свободных электронов любой природы, в том числе черенковское, переходное, тормозное, магнитотормозное и т. д. Источники СВЧ-излучения на нерелятивистских электронных пучках, основанные на указанных механизмах (ЛБВ, ЛОВ, карсинотроны, гиротроны, магнетроны, клистроны и т. д.), уже получили широкое распространение и достаточно хорошо изучены, чего нельзя сказать о ЛСЭ.
Характерная особенность ЛСЭ, отличающая их от приборов классической электроники, заключается в том, что благодаря использованию релятивистских эффектов имеется возможность генерации коротковолнового излучения в макроскопических системах.
Вторая отличительная особенность ЛСЭ, выделяющая их также и среди других, уже хорошо разработанных, источников когерентного излучения (например: традиционных ОКГ на переходах дискретного спектра атомов и молекул) заключается в возможности плавной перестройки частоты в широком диапазоне с помощью изменения макроскопических параметров: энергии электронного пучка либо периода магнитного поля накачки.
Именно эти особенности делают ЛСЭ наиболее перспективными из всех известных источников когерентного излучения и обусловливают все возрастающий интерес к ним, наблюдающийся в последние годы.Литература1. Карлов Н. В "Лекции по квантовой электронике" учеб. пособие - М.: Наука, 1983
2. "Генераторы когерентного излучения на свободных электронах": сб. статей, пер. с англ. под ред. А. А. Рухадзе - М.: Мир, 1983
3. Федоров М. В. "Электрон в сильном световом поле" - М: Наука, 1991
4. Маршалл Т. "Лазеры на свободных электронах" пер. с англ. - М: Мир, 1987
|
