自从 20世纪 70年代在斯坦福大学构思并演示了第一个自由电子激光器( FEL)以来, 其作为一种高平均功率光源而受到广泛关注。 FEL的光是由自由电子产生的, 所以可被设计成几乎任何波长的激光, 此外, 其增益介质不会被任何传统的方法破坏。因此, 在过去的几十年里, 已经出现了一些雄心勃勃的尝试以设计和构建高平均功率 FEL。文中提供了一个关于 FEL原理的概述, 总结了其关键技术及**方面的研究, 并对其未来发展进行展望。

精密定时已成为很多大型先进科学装置的必备技术,而定时精度是这些大型仪器实现其最终目标的关键因素。本文回顾了近年来定时技术的进展,包括不同类型的信号源(激光、微波和X射线脉冲)的定时测量方法,以及基于自由空间链路和光纤的大型定时同步系统。最后简单讨论了目前定时系统的主要限制因素及未来可能的研究方向。

提出了一种基于T形光栅的新型史密斯-珀塞尔自由电子激光器。并利用理论分析和粒子(Particle-in-Cell,PIC)模拟的方法研究了光栅形状对史密斯-珀塞尔自由电子激光器输出特性的影响。理论分析发现,基于T形光栅的史密斯-珀塞尔自由电子激光器的注-波互作用较强,电子束的群聚特性较强,相应地有较强的注-波转换效率,进而有较高的输出功率。PIC模拟发现,基于T形光栅的史密斯-珀塞尔自由电子激光器能够提高辐射功率。在电子束能量E=50 keV、电子束电流i=10 A、光栅周期D=0.3 mm的情况下:基于T形光栅的史密斯-珀塞尔自由电子激光器可以得到0.753949 THz、峰值输出功率约为2 kW的连续太赫兹辐射;而基于矩形光栅的史密斯-珀塞尔自由电子激光器只能得到0.723397 THz、峰值输出功率约为0.3 kW的连续太赫兹辐射。

报道了一种基于光纤链路的飞秒精度的时钟分布方案。一台被动锁模的光纤飞秒激光器输出的超短脉冲序列作为主时序，通过2 km的普通单模光纤链路分发，利用平衡光学互相关技术探测传输中积累的时钟延迟误差，由光纤拉伸器和步进电机相结合在本地主动补偿，在2 h内的时钟分布稳定度优于10-18，时钟延迟标准差为1.1 fs。

针对极紫外波段自由电子激光器(大连相干光源, DCLS)对高分辨能力平面变栅距光栅的需求, 基于光程差以及像差原理构建了极紫外平面变栅距全息光栅。采用改进的局部优化算法给出了平面变栅距光栅的记录参数, 利用全息曝光技术在硅光栅基底上制作了中心刻线密度为600 gr/mm、占宽比为0.46、槽深为550 nm、有效刻划面积为30 mm×30 mm的极紫外平面变栅距全息光栅。采用Littrow衍射法测量了平面变栅距光栅的刻线密度, 并基于像差理论分析了平面变栅距光栅的理论分辨能力。结果表明: 制作的600 gr/mm平面变栅距光栅在有效面积内的刻线密度误差小于0.175 gr/mm, 在极紫外波段(50~150 nm)的分辨能力大于12 000, 满足自由电子激光器的设计要求。提出的设计及制作方法为制作高质量平面变栅距光栅提供了理论及技术保障。

采用圆极化变参数摇摆器能延缓自由电子激光器件进入饱和,提高束波互作用效率。通过计算电子运动的柯尔莫哥洛夫熵来研究变参数摇摆器自由电子运动的稳定性。研究结果表明:摇摆器无论采用正坡度还是负坡度,平衡态电子的柯尔莫哥洛夫熵值均小于零,稳定性均比无坡度时好,但电子的运动轨迹趋于发散;当有激光场存在时,正坡度破坏电子运动的稳定性,负坡度改善电子运动的稳定性。其结果为电子运动稳定性的进一步研究提供参考。

近年来，美国海军重点研究了可用于水面舰艇的三种激光器-光纤固体激光器、板条激光器和自由电子激光器。介绍了基于此三类激光器的几款舰载激光**系统即“激光**系统”、“战术激光系统”、“板条固体激光器”、“自由电子激光器”的构成、研究现状和试验进展，并讨论了其面临的关键技术问题。

激光**技术在现代战争中发挥着越来越重要的作用。概述了高能激光**系统的组成及目标毁伤机理，介绍了高能激光**中化学、固体和自由电子激光器的应用现状和发展方向，并对激光**实用化涉及的关键技术进行了分析。

舰载激光**作为常规舰载**的有益补充，已经受到世界各国的普遍关注。本文介绍了舰载激光**的发展历程，系统阐述了舰载激光**系统的组成及功能，并分析了它们的主要技术特点及关键技术。最后，论述了舰载激光**的发展动向，指出自由电子激光器和光纤激光器是未来舰载激光**的发展重点，而低能、小体积重量的激光器也会逐步用于舰载激光**，未来舰载激光**会向小型化、高效率方向发展。

利用传输矩阵法对太赫兹自由电子激光光腔光子晶体镜进行了模拟设计，中心波段在1~3 THz。对光腔镜的光子晶体结构参数如介质厚度、层数、折射率与反射率的关系等进行了研究，并给出了一维光子晶体用于高反镜的设计方法。通过对耦合输出镜光子晶体中引入缺陷层情况的数值模拟，发现通过对缺陷层的调节设计，可以实现耦合输出率的可调谐；并给出了可用于THz 自由电子激光光腔耦合输出镜的调节方法。通过对介质层厚度的调节设计，可以实现反射光谱的整体移动，从而实现宽谱可调谐，扩大了高反镜及耦合输出镜的调节范围。