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技术中心 Technologies Center

的其余部分紧密 Revolution 系列）泵浦，单脉冲能量
同步。此外，通 分别为 30mJ 和 45mJ。
过对激光脉冲的 中国科学院大连化学物理研究所
横向和纵向整形， 的吴国荣研究员表示 ：“我们之所以
还能实现对初始 选择这款放大器系统是出于几个原
电子束空间和时 因。首先，这款放大器的早期版本被
间分布的优化。 美国的 LCLS 和意大利的 FERMI 这
大连相干光 两个知名的自由电子激光装置采用，
源采用铜阴极的 获得了比较好的使用记录。另外，只
电子注入器。当 需在工厂稍加定制，就能满足我们所
图 2：波荡器。
使用基于钛宝石 有的指标要求。这样一来，我们不仅
的运行模式下，产生的自由电子激光 的超快激光放大器的三次谐波轰击 得到了定制系统的高性能，而且还拥
辐射波长也可能处于微束团间隔的约 时，铜能在可靠性（不易损坏和受 有标准产品的可靠性、稳定性（例如
数，例如微束团间隔的一半，见下文。） 污染）和量子效率之间取得良好平 指向稳定性、能量稳定性）和较低的
随着光强增加，电子束会变得更加紧 衡。大连相干光源采用定制化的商用 成本。另外，相干公司在中国拥有一
密，这会增加增益并会让电子束变得 放大器 Legend Elite Duo HE+。该放 支强大的本地化服务团队，服务及时
更加紧密，如此不断进行。最佳自由 大器由相干公司制造，出厂配置为固 可靠 ；大连相干光源是国家加大基础
电子激光的条件在最短的距离内达到 定 780nm 输出，即三次谐波波长为 研究投入资助的科学装置，将来会有
饱和输出。 260nm，脉宽约 1ps。正如这款钛宝 国内以及世界各地的科学家来进行合
在自由运行的自由电子激光中， 石超快激光放大器的名字所示 ：Duo， 作研究。我们绝对不容许因为任何原
发射波长主要取决于波荡器周期、磁 该款放大器包含两级放大。它的出 因造成长时间宕机。”
场强度和电子能量等。因此，可以通 厂优化工作频率为 100Hz，可选工作
过改变电子能量、波荡器配置等实现 频率为该优化频率的约数，即 50Hz、 自放大自发辐射（SASE）和
在非常宽的范围内调节波长。实际中， 25Hz、20Hz 等。无论是第一级放大 高增益谐波发生（HGHG）
针对目标波长范围，波荡器和其他硬 （再生）还是第二级放大（单通），均 工作模式
件均会进行优化。就大连相干光源而 采用调 Q Nd:YLF 激光器（相干公司 与许多其他类型的激光器一样，
言，目标波长范围为 50~150nm。加
速场产生约 300 百万电子伏（MeV）
的电子能量，然后输出波长可以通过
更改波荡器的间隙来进行调节。

钛宝石超快激光放大器驱动
电子注入器
自由电子激光要产生高脉冲能
量，首先需要很高的束流强度。产生
高亮度电子束的一种成熟方法是使用
脉冲激光轰击光阴极，通过光电效应
产生电子束。通过控制激光脉冲的时
序，这也可以精确地优化电子离开光
阴极的时间，让电子束脉冲与加速器 图 3：大连相干光源驱动激光系统。

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