高增益自由电子激光饱和状态分析的一种统计物理方法  

A statistical method for analyzing high-gain free-electron laser at saturation

作　　者：邹冰[1,2] 李明光[1,2] 张鹏飞[3] 李一丁[1,2] 张辉[1,2] 于淼[3] 何多慧[1,2] 

机构地区：[1]中国科学技术大学国家同步辐射实验室,安徽合肥230029 [2]中国科学技术大学核科学技术学院,安徽合肥230029 [3]中国科学院基础等离子体物理重点实验室 中国科学技术大学近代物理系,安徽合肥230026

出　　处：《中国科学技术大学学报》2010年第6期612-617,共6页JUSTC

基　　金：国家基础研究重大项目前期预研专项基金(2001CCB01000);国家自然科学基金重大项目(10299020);国家自然科学基金(10547001);教育部博士点基金(20040358053)资助

摘　　要：讨论近年出现的分析自由电子激光系统饱和状态性质的一种统计物理方法.对于自由电子激光系统激光增益达到饱和时的主要物理参数所满足的方程作了推演,进而基于统计物理方法利用Lynden-Bell熵函数和Mathematica程序进行了相关的数值计算和分析.为了对这一方法作验证和对比,通过直接数值模拟的方法分析了暖电子束入射情形下系统光强、聚束因子和粒子相空间分布的性质以及它们之间的对应关系,比较显示数值模拟结果与统计物理方法的相应结果一致.A new approach employing statistical physics was discussed to predict the characteristics of the saturated state of a high-gain free-electron laser （FEL）. The equations of the physical parameters for free-electron lasers at saturation were deduced,and by Mathematica code relevant numerical simulations employing the Lynden-bell entropy were performed. Through direct numerical simulations of the dynamical equations using Mathematica,an analysis was conducted of the radiation intensity,bunching parameters and electron distributions in phase space at saturation of FEL to validate the feasibility of the proposed method. It is shown that the results by these numerical simulations are in good agreement with those by the proposed approach.

关 键 词：饱和 熵函数 数值模拟 Vlasov平衡 自由电子激光 

分 类 号：O442[理学—电磁学]