强激光与粒子束
2022, 34(10): 104011
强激光与粒子束
2022, 34(10): 104014
强激光与粒子束
2022, 34(10): 104016
1 北京大学 核物理与核技术国家重点实验室,北京 100871
2 北京大学 物理学院 重离子物理研究所,北京 100871
3 中国科学院 高能物理研究所,北京 100049
4 德国电子同步加速器研究中心,德国 汉堡 22603
现代光源的发展不断推动着人们从更深层次上理解物质的基本结构和动力学行为。X射线自由电子激光作为最先进的光源,其超高的峰值功率、超短的脉冲长度和优良的相干性,为人们以原子级时空分辨率探测和操控物质中的超快过程提供了可能。目前全世界已有多个X射线自由电子激光装置建成并投入使用,在原子分子物理、化学、生命科学、材料科学等各学科应用中都显示出了重要价值。同时大量的研究工作也集中于继续提高X射线自由电子激光的性能,包括把脉冲持续时间从fs量级进一步缩短至as量级,这将为超快科学的发展带来新突破。以超快脉冲产生为主线,综述了近年来超快X射线自由电子激光产生方案的研究进展,从产生原理、方案特性、最新成果等方面介绍了各类产生方案,总结对比了各方案的优缺点,最后对超快X射线自由电子激光的未来发展方向进行了展望。
X射线 自由电子激光 超快光学 阿秒脉冲 X-ray free-electron laser ultrafast optics attosecond pulse 强激光与粒子束
2022, 34(5): 054001
Author Affiliations
Abstract
State Key Laboratory of Nuclear Physics and Technology and Institute of Heavy Ion Physics, School of Physics, Peking University, Beijing 100871, China
A high repetition rate, picosecond terahertz (THz) parametric amplifier with a LiNbO3 (LN) crystal has been demonstrated in this work. At a 10 kHz repetition rate, a peak power of 200 W and an average power of 12 μW have been obtained over a wide range of around 2 THz; at a 100 kHz repetition rate, a maximum peak power of 18 W and an average power of 10.8 μW have been obtained. The parametric gain of the LN crystal was also investigated, and a modified Schwarz–Maier model was introduced to interpret the experimental results.
far infrared or terahertz nonlinear optics parametric processes parametric oscillators and amplifiers Chinese Optics Letters
2020, 18(5): 051901
Author Affiliations
Abstract
Institute of Heavy Ion Physics, School of Physics, Peking University, Beijing, China
In order to improve the precision of the laser–radio-frequency (RF) synchronization system from sub-picosecond to femtosecond (fs), a synchronization system between a picosecond laser and a 1.3 GHz RF generator has been developed based on a fiber-loop optical-microwave phase detector (FLOM-PD). Synchronization with fs-level (3.8 fs) rms jitter, integrated from 10 Hz to 1 MHz, is achieved for the first time, to the best of our knowledge, in this kind of configuration. This system will be used for the superconducting RF accelerator at Peking University.
060.5625 Radio frequency photonics 320.7090 Ultrafast lasers 350.4010 Microwaves Chinese Optics Letters
2018, 16(1): 010607
北京大学 重离子物理研究所 核物理与核技术国家重点实验室, 北京 100871
基于超导器的连续波运行的高流强质子/氘束被越来越多的大科学装置所采用。在流强低于10 mA情况下, 用于加速低β段粒子的超导腔的高阶模影响基本可以忽略, 但是对于加速百mA强流的低β超导腔, 其高阶模损耗情况有待研究。近期北京大学设计并加工了一支β=0.09、运行频率162.5 MHz的超导半波长谐振腔, 用于研究非相对论低β超导半波长谐振腔加速100 mA强流质子束时可能涉及到的关键物理问题。重点研究了这支半波长谐振腔内部高阶模损耗的问题, 用时域和频域两种方法分别计算了腔的高阶模损失因子, 同时计算了考虑加工误差下腔内发生高阶模共振激发的概率。
半波长谐振腔 高阶模式 损失因子 共振激发 half wave resonator cavity high order mode loss factor coherent excitation 强激光与粒子束
2017, 29(8): 085102
北京大学 物理学院重离子物理研究所, 核物理与核技术国家重点实验室, 北京 100871
大晶粒铌材由于声子峰效应在2 K温度具有良好的热导, 这有助于提高超导腔的热稳定性。对宁夏东方钽业股份有限公司(OTIC)生产的大晶粒铌材在不同热处理条件下的热导和晶格缺陷开展了研究, 结果表明经过超过800 ℃的热处理, OTIC的大晶粒铌材能够恢复声子峰, 这与之前DESY的测量结果不同。认为用其加工的超导腔有望具备较好热稳定性。
大晶粒铌材 声子峰 热导 热处理 large grain niobium phonon peak thermal conductivity heat treatment 强激光与粒子束
2017, 29(6): 065102
1 北京大学 核物理与核技术国家重点实验室, 北京 100871
2 北京北广科技股份有限公司, 北京 101312
北京大学3.5-cell直流超导(DC-SRF)光阴极注入器需要一台连续波功率20 kW的1.3 GHz微波功率源。为此北京大学和北京北广科技股份有限公司联合研制了一台由88个放大模块组成的固态微波功率放大器, 这是国内首台L波段连续波大功率固态功率源。在简要介绍这台微波功率放大器设计的基础上, 主要描述其调试过程和重要参数检测并着重讨论了全反射问题。测试结果显示这台功率源的各项参数均达到设计指标, 在输出功率20 kW时的效率为34%, 增益大于85 dB;在整个功率输出范围其增益和相移的变化分别为1.6 dB和9.5°。目前这台功率源已在DC-SRF光阴极注入器调试运行中稳定工作超过2000 h。
直流超导光阴极注入器 固态放大器 高度模块化 全反射 DC-SRF photoinjector solid state amplifier high modularity full reflection 强激光与粒子束
2016, 28(12): 125102
1 北京大学 重离子物理研究所, 北京 100871
2 中国工程物理研究院 流体物理研究所, 四川 绵阳 621900
北京大学正在设计β=0.09, 频率为162.5 MHz taper型的二分之一波长射频超导谐振腔(HWR腔),这种腔针对高流强质子束(约100 mA)和氘束(约50 mA)的加速而设计。对于这种超导腔而言机械性能分析是十分重要的,可以通过机械性能分析来估计由于腔体的形变带来的频率偏移。用ANSYS分析了由于液氦压力不稳定造成的麦克风效应以及洛伦兹力造成的腔体失谐,并且对沿腔体轴线方向的调谐进行了分析。模拟结果显示这只腔压力敏感系数为31.1 Hz/kPa,洛伦兹力系数为-0.41 Hz/(MV·m-1)2。 腔体的调谐范围达到±177 kHz,足够补偿腔体可能的频率偏移。腔体的机械性能满足腔体正常运行的要求。
二分之一波长谐振腔 调谐 洛伦兹力失谐 氦压波动失谐 half-wave resonator tuning Lorentz force detuning helium pressure detuning 强激光与粒子束
2016, 28(4): 045103