自由電子激光是基于直線加速器的新型光源,以其超高功率、超短脈沖、強(qiáng)相干等特性成為最具發(fā)展前景的第四代同步輻射光源,將為眾多科研領(lǐng)域的發(fā)展帶來前所未有的機(jī)遇。為了獲得超短、超高功率的激光脈沖,需要長度超短的電子束團(tuán),高效測量超短束團(tuán)長度是保障光源高性能運(yùn)行的前提。常規(guī)的束團(tuán)長度測量方法已無法滿足亞皮秒量級超短束團(tuán)長度的測量需求,電光采樣法以其系統(tǒng)簡單、分辨率高、單發(fā)測量等優(yōu)點(diǎn)正成為超短束團(tuán)長度測量的新型必備方法。本文從理論模擬、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)兩方面對電光采樣法進(jìn)行了詳細(xì)且較深入的研究。理論模擬方面:本文系統(tǒng)地研究了庫倫電場的分布特性,綜合多種因素推導(dǎo)了電光晶體的響應(yīng)函數(shù)并模擬了晶體的響應(yīng)曲線,完成了對電光編碼過程的完整模擬,分析了多種實(shí)驗(yàn)因素對測量信號的影響。結(jié)果表明,晶體對庫倫電場的衰減效應(yīng)隨束團(tuán)長度的減小而迅速增強(qiáng);相位延遲與晶體厚度存在非線性關(guān)系,當(dāng)束團(tuán)長度為亞皮秒量級時(shí),相位延遲與晶體厚度的關(guān)系曲線存在“拐點(diǎn)”;在本文實(shí)驗(yàn)條件下,電光探測信號的展寬在2.8%以內(nèi),信號形狀無可觀測的畸變,時(shí)間分辨率最高可達(dá)263 fs（RMS）,信號強(qiáng)度受庫倫電場方向及二分之一玻片角度的影響較大。實(shí)驗(yàn)設(shè)... 

【文章來源】：上海大學(xué)上海市 211工程院校

【文章頁數(shù)】：101 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 自由電子激光介紹
    1.3 束團(tuán)長度測量
        1.3.1 束團(tuán)長度測量的意義與要求
        1.3.2 束團(tuán)長度測量手段介紹
    1.4 電光采樣法
        1.4.1 延時(shí)掃描法
        1.4.2 光譜解碼法
        1.4.3 時(shí)間解碼法
        1.4.4 空間解碼法
    1.5 本課題的研究目的與文章內(nèi)容安排
第二章 基本理論
    2.1 相對論性電子束團(tuán)的電場分布
        2.1.1 單電子電場
        2.1.2 電子束團(tuán)電場
    2.2 激光在非線性介質(zhì)中的傳播
        2.2.1 高斯光束脈沖
        2.2.2 高斯光束在色散介質(zhì)的傳播
    2.3 電光效應(yīng)
        2.3.1 各向異性晶體的極化
        2.3.2 折射率橢球
        2.3.3 泡克耳斯效應(yīng)
        2.3.4 晶體快軸、慢軸折射率與相位延遲
    2.4 電光探測技術(shù)
        2.4.1 瓊斯矩陣
        2.4.2 偏振變化轉(zhuǎn)強(qiáng)度變化探測
第三章 數(shù)值模擬
    3.1 庫倫電場模擬
    3.2 電光晶體的響應(yīng)函數(shù)
        3.2.1 激光在晶體中的傳播
        3.2.2 庫倫電場在晶體中的傳播
        3.2.3 電光響應(yīng)系數(shù)
        3.2.4 激光與THz在晶體中的速度不匹配
        3.2.5 電光頻域響應(yīng)函數(shù)
    3.3 晶體對庫倫電場的影響
        3.3.1 晶體對庫倫電場形狀的影響
        3.3.2 晶體對電場幅度的影響
        3.3.3 晶體對束團(tuán)長度測量結(jié)果的影響
    3.4 信號探測
        3.4.1 激光頻率對相位延遲的影響
        3.4.2 晶體厚度對相位延遲的影響
        3.4.3 THz電場方向相對于X軸的角度對信號測量影響
        3.4.4 入射光角度對測量結(jié)果的影響
        3.4.5 二分之一玻片轉(zhuǎn)角對信號強(qiáng)度的影響
    3.5 分辨率分析
第四章 實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)
    4.1 上海深紫外自由電子激光裝置
    4.2 電光頻譜解碼測量實(shí)驗(yàn)平臺設(shè)計(jì)與搭建
        4.2.1 激光系統(tǒng)
        4.2.2 光路傳輸系統(tǒng)
        4.2.3 光柵展寬器設(shè)計(jì)、搭建
        4.2.4 真空腔及激光與電子束團(tuán)同步
        4.2.5 信號解碼分析
    4.3 光譜儀的標(biāo)定
    4.4 子系統(tǒng)測試
        4.4.1 激光測量
        4.4.2 光柵展寬器測試
        4.4.3 針尖激光測試
    4.5 實(shí)驗(yàn)平臺
第五章 結(jié)論與展望
    5.1 結(jié)論
    5.2 展望
參考文獻(xiàn)
作者在攻讀碩士學(xué)位期間公開發(fā)表的論文
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]SDUV-FEL裝置上利用電光頻譜解碼法測量束團(tuán)長度實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與仿真[J]. 華連發(fā),張文艷,王興濤,李珍,劉波.  核技術(shù). 2016(04)
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[7]橢圓偏振光的檢驗(yàn)與偏振光的干涉[J]. 尹中文,丁顯有.  南都學(xué)壇. 2000(06)
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博士論文
[1]用于超短束團(tuán)長度測量的X波段行波偏轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的研究[D]. 譚建豪.中國科學(xué)院研究生院（上海應(yīng)用物理研究所） 2015
[2]基于條紋相機(jī)的束流測量系統(tǒng)研制及其相關(guān)研究[D]. 王季剛.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2012



本文編號：3114059