Наблюдение стимулированного когерентного дифракционного излучения и исследование его характеристик

Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

Глава 1 Характеристики когерентного дифракционного излучения и гене-
рация стимулированного когерентного дифракционного излучения . . . . . . 18
1.1 Дифракционное излучение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
1.2 Когерентное дифракционное излучение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
1.3 Стимулированное когерентное дифракционное излучение . . . . . . . . . . . . 25
1.4 Выводы по главе . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

Глава 2 Экспериментальная установка на пучке линейного ускорителя LUCX 29
2.1 Линейный ускоритель электронов с многосгустковым режимом работы . . 29
2.1.1 Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
2.1.2 Высокочастотная электронная пушка с фотокатодом . . . . . . . . . . . . . 31
2.1.3 50 МэВ линейный ускоритель электронов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
2.1.4 Детекторы параметров пучка . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
2.1.5 Параметры пучка в ускорителе LUCX . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
2.2 Схема эксперимента . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
2.2.1 Основная идея . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
2.2.2 Детектор . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
2.2.3 Вакуумная камера . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
2.2.4 Система перемещения зеркал . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
2.2.5 Юстировка зеркал . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
2.2.6 Система сбора и обработки данных . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
2.2.7 Настройка зеркал на генерацию ДИ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
2.2.8 Выводы по главе . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56

Глава 3 Экспериментальное исследование стимулированного КДИ . . . . . . . . 57
3.1 Настройка зеркал . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
3.2 Регистрация сигнала детектора . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
3.3 Измерение спектрально-угловых характеристик ДИ . . . . . . . . . . . . . . . . 59
3.4 Проверка условия когерентности . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
3.5 Настройка резонатора на накопление КДИ и СКДИ . . . . . . . . . . . . . . . . 61
3.6 Изучение режима накопления излучения в резонаторе при изменении его
размеров . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
3.7 Обнаружение и изучение процесса стимуляции КДИ в резонаторе . . . . . . 62
3.8 Определение добротности резонатора . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
3.9 Исследование коэффициента пропускания и поглощения материалов ми-
шени . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
3.10 Выводы по главе . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66

Глава 4 Моделирование параметров резонатора и накопления КДИ в резо-
наторе . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68
4.1 Расчет добротности резонаторов, используя данные о потерях излучения
в резонаторе . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68
4.2 Расчет коэффициентов пропускания и отражения зеркал . . . . . . . . . . . . . 68
4.3 Расчет геометрических и дифракционных потерь на зеркалах резонатора 70
4.3.1 Расчет распределения интенсивности КДИ на поверхности зеркал в
резонаторе . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
4.3.2 Использование мод Гаусса-Лагерра для получения распределения ин-
тенсивности излучения в плоскости поверхности мишени. . . . . . . . . . . . 74
4.3.3 Использование мод Гаусса-Лагерра для получения распределения ин-
тенсивности излучения в плоскости поверхности мишени. . . . . . . . . . . . 78
4.4 Выводы по главе . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
Заключение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
Список рисунков . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83
Список таблиц . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88
Литература . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89