自由電子激光器是一種利用自由電子的受激輻射，把相對論電子束的能量轉(zhuǎn)換成相干輻射的激光器件。自由電子受激輻射的設(shè)想曾于1951年由Motz提出，并在1953年進行過實驗，因受當(dāng)時條件的限制，未能得到證實。1974年斯坦福大學(xué)的Madey等人重新提出了恒定橫向周期磁場中的場致受激輻射理論，并首次在毫米波段實現(xiàn)了受激輻射；1976年Madey小組第一次實現(xiàn)了激光放大，1977年4月斯坦福大學(xué)Deacon等人才研制成第一臺自由電子激光振蕩器。它由一根抽成真空的長5.2米的銅管組成，外面繞有超導(dǎo)導(dǎo)線，以便在整個管上產(chǎn)生一個周期為3.2厘米的變化的橫向靜磁場，軸上磁感應(yīng)強度B_0為0.24特斯拉。銅管兩端裝有反射鏡組成諧振腔，腔長12.7米，輸出鏡面的反射率為1.5%，能散度小于3\times10^{-3}的43.5兆電子伏的電子束由超導(dǎo)加速器產(chǎn)生。看一下納米激光器的技術(shù)進展

自由電子激光的物理原理是利用通過周期性擺動磁場的高速電子束和光輻射場之間的相互作用，使電子的動能傳遞給光輻射而使其輻射強度增大。利用這一基本思想而設(shè)計的激光器稱為自由電子激光器(簡稱FEL)。一組扭擺磁鐵可以沿z軸方向產(chǎn)生周期性變化的磁場．磁場的方向沿Y軸。由加速器提供的高速電子束經(jīng)偏轉(zhuǎn)磁鐵D導(dǎo)入擺動磁場。由于磁場的作用．電子的軌跡將發(fā)生偏轉(zhuǎn)而沿著正弦曲線運動，其運動周期與擺動磁場的相同。這些電子在XOZ面內(nèi)搖擺前進．沿x方向有一加速度．因而將在前進的方向上自發(fā)地發(fā)射電磁波。輻射的方向在以電子運動方向為中心的一個角度范圍內(nèi)。

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