自由電子激光器（自由電子激光器你了解多少？）的工作原理可簡述如下。由加速器產生的高能電子經偏轉磁鐵注入到極性交替變換的扭擺磁鐵中。電子因做扭擺運動而產生電磁輻射（光脈沖），光脈沖經下游及上游兩反射鏡反射而與以后的電子束團反復發(fā)生作用。結果是電子沿運動方向群聚成尺寸小于光波波長的微小的束團。這些微束團將它們的動能轉換為光場的能量，使光場振幅增大。這個過程重復多次，直到光強達到飽和。作用后的電子則經下游的偏轉磁鐵偏轉到系統(tǒng)之外。以上是FEL產生過程的比較形象的描述。從物理學角度看，這個過程就是電子對輻射的受激康普頓散射的結果。這里一個最為關鍵的環(huán)節(jié)是電子要聚集成許多短于光波波長的束團。因為，只有這樣它的輻射才是相干的，而FEL的技術難度，恰恰也正在于此。電子束性能必須十分優(yōu)越（能量分散小，方向分散小，時間穩(wěn)定度高……），同時流強盡可能大，才能達到要求，顯然，F(xiàn)EL工作波長愈短，技術難度也就愈大。

通過穩(wěn)定的電子束來泵浦（高功率的光纖激光器及其包層泵浦技術），配置電子貯存環(huán)讓電子束再加速并再循環(huán)使用，用靜電方法或逆向運轉的射頻線性加速器使電子減速以充分利用出射電子束的剩余能量，使用上述任何一種方法都可以進一步增大總體效率。自由電子激光器輸出的激光波長\lambda _s與電子的能量E有關：\lambda _s \sim 1/E^2，故改變電子束的加速電壓就可以改變激光波長，這叫做電壓調諧，其調諧范圍很寬，原則上可以在任意波長上運轉。在現(xiàn)有的電子槍和加速器的實驗條件下，可以獲得從毫米波到1000Å的光頻波段范圍內的連續(xù)調諧的相干輻射。自由電子激光器的輸出功率與電子束的能量、電流密度以及磁感應強度B_0有關，它可望成為一種高平均功率、高效率（理論極限達40%）、高分辨率的具有穩(wěn)定功率和頻率輸出的激光器件，采用它能夠避免某些工藝上的麻煩（如激光工作物質稀缺、有毒或腐蝕金屬、玻璃），另外，它基本上不存在使用壽命問題。

自由電子激光器在短波長、大功率、高效率和波長可調節(jié)這四大主攻方向上，為激光學科的研究開辟了一條新途徑，它可望用于對凝聚態(tài)物理學、材料特征、激光武器、激光反導彈、雷達、激光聚變、等離子體診斷、表面特性、非線性以及瞬態(tài)現(xiàn)象的研究，在通訊、激光推進器、光譜學、激光分子化學、光化學、同位素分離、遙感等領域，它應用的前景也很可觀。

本文鏈接：http://m.bjaowei.com/Read/346.html 轉載需授權！