自由电子激光偏振性能控制的理论与实验研究

基于先进加速器的短波长自由电子激光（FEL），具有更高的时间、空间分辨率和更高的亮度，是国际上公认的第四代先进光源。短波长FEL的一个重要发展方向是偏振状态的任意控制，特别是可以在左旋圆偏振和右旋圆偏振之间快速变化的高亮度、全相干软X射线FEL，目前，国际上许多实验室正在开展相关研究。本项目结合国际上FEL的发展趋势，通过理论描述和数值模拟，对FEL偏振性能的控制进行全面系统的探索，重点关注基于外种子激光的FEL工作模式中的偏振控制；更重要的是，本项目以我国唯一的高增益FEL- - 上海极紫外自由电子激光（SDUV-FEL）为实验平台，通过适当布局改造，积极开展基于外种子激光的、由交叉型平面波荡器产生完全相干、偏振性能可控FEL的原理验证实验。本项目的目标是在FEL偏振性能控制研究方面取得国际领先的成果，为正在建设中的上海软X射线FEL装置的偏振性能控制奠定良好的理论基础和扎实的技术积累。

基于电子加速器的短波长自由电子激光是国际上公认的第四代先进光源。偏振状态的任意控制，是短波长自由电子激光的一个重要发展方向。本项目基于我国目前唯一的高增益自由电子激光，SDUV-FEL试验平台，研制交叉型平面波荡器、电磁铁移相器以及single-shot的偏振测量设备，通过适当布局改造，在国际上率先开展了交叉型平面波荡器产生完全相干、偏振性能可控FEL 的原理验证实验。同时开展了相关的自由电子激光理论研究，提出了中等能量X射线自由电子激光振荡器和相位汇聚型自由电子激光两种新原理。本项目顺利完成了各项研究计划，在自由电子激光偏振控制的实验研究方面取得国际领先的成果，发表学术论文26篇，其中SCI论文21篇，培养博士研究生2 人，项目负责人邓海啸被授予2015年度国际自由电子激光青年科学家奖。