太赫茲FEL光學諧振腔波導的結(jié)構(gòu)設(shè)計與工藝研究.pdf

1、基于自由電子激光(Free Electron Laser，F(xiàn)EL)的太赫茲波源可產(chǎn)生波長連續(xù)可調(diào)頻率范圍在0.1THz-10THz的遠紅外輻射激光，且該輻射光功率和效率都非常高，優(yōu)于其他太赫茲波源。光學諧振腔作為太赫茲自由電子激光（THz-FEL）裝置的核心系統(tǒng)之一，其主要作用是為反射光脈沖和相繼電子束提供能量耦合的場所，研制高增益低損耗的光學諧振腔具有非常重要的意義。為使FEL裝置能快速達到能量飽和出光，在光學諧振腔中加入波導對光場進

2、行約束，以達到降低損耗提高增益的目的。
　　本文所研究波導安裝于FEL裝置波蕩器16mm的磁鐵間隙中，為滿足低損耗高增益要求，對波導材料的相對磁導率、剛度、強度以及加工的直線度、平面度和表面粗糙度都有較高要求，需對其進行研究設(shè)計。首先，通過對比分析知波導能對光場聚束，可大幅降低損耗提高增益，對整個FEL裝置有非常重要的作用。然后，綜合考慮強度、剛度以及安裝空間受波蕩器間隙限制等因素，對波導進行整體結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計。但所設(shè)計出的波導結(jié)構(gòu)

3、為1130mm長，截面為40mm×10mm矩形空腔，空腔內(nèi)表面要求鍍層處理以及1.6μm的高粗糙度，現(xiàn)有工藝無法直接加工獲得，相應(yīng)地設(shè)計出可行的工程機械結(jié)構(gòu)。而改進后的部件結(jié)構(gòu)非常薄僅有2mm厚且較長，本身強度、剛度十分差極易變形，針對此問題進行加工工藝的試驗研究，通過兩次試驗加工得到可行的加工工藝路線。與此同時，考慮到波導需要焊接且其內(nèi)表面需要鍍層處理，通過多次試驗對比確定相應(yīng)的鍍層處理方法以及鍍層材料。完成相關(guān)工藝研究后，進行正式波