ЛАЗЕР НА СВОБОДНЫХ ЭЛЕКТРОНАХ

Генератор когерентных электро-магн. колебаний оптич. диапазона длин волн (ИК, видимого), принцип работы которого основан на взаимодействии пучка свободных релятивистских электронов с пространственно-периодич. электрич. или магн. полем. Относится к приборам релятивистской высокочастотной электроники. Пучок релятивистских электронов в Л. на с. э. создаётся с помощью ускорителя заряженных частиц. Взаимодействие этих электронов с пространственно-периодич. электрич. или магн. полем происходит в ондуляторе, располагаемом между секциями ускорителя так, что электроны движутся вдоль оси ондулятора. Под действием пространственно-периодич. поля поступательно перемещающиеся с релятивистской скоростью электроны совершают поперечные по отношению к оси ондулятора колебания и излучают первичную (затравочную) электро-магн. волну.  

В открытом резонаторе, куда далее поступают электроны и создаваемая ими первичная электро-магн. волна, последняя усиливается, превращаясь в направленное когерентное лазерное излучение.Согласно классич. электродинамике, такое излучение возникает в результате самосогласованного процесса, включающего в себя группирование электронов 1 в сгустки под действием резонансной первичной волны Я и последующее её усиление за счёт когерентного излучения образовавшихся электронных сгустков.

Эффективное группирование электронов возможно при угловой расходимости пучка электронов, не превышающей неск. миллирадиан и при моноэнергетичности электронов в пучке не хуже долей процента. Согласно квантовой теории, усиление первичной электро-магн. волны происходит потому, что вероятность индуцир. излучения эл-ном кванта (частота излучения) всегда несколько больше, чем вероятность индуцир. поглощения того же кванта. Это различие обусловлено отдачей, испытываемой эл-ном при излучении или поглощении кванта. Одно из гл. преимуществ Л. на с. э. перед лазерами др. типов состоит в возможности плавной перестройки длины волны излучения путём изменения величины кинетич. энергии электронов (следовательно) при фиксир. значении. В совр. Л. на с. э. получена генерация на длинах волн 10,8; 3,4 и 0,65 мкм. Ср. мощн. излучения не превышает 4 Вт при кпд ок. 1%. С использованием устр-в возврата электронов в резонатор кпд Л. на с. э. может быть повышен до 20-40%.

Copyright © 2002 - 2017 Ravnopravie.kharkov.ua. All Rights Reserved.