1. 研究目的与意义（文献综述）

关于第四代光源的发展路线，同步辐射学术界达成了共识，即：直线加速器驱动的短波长自由电子激光、基于储存环发射度达到衍射极限的同步辐射光源^[1]。短波长自由电子激光以及衍射极限光源均对其注入束流品质提出了很高的要求。例如，电子束品质直接决定自由电子激光的性能，波荡器的长度及装置的造价。光阴极微波电子枪采用超短激光脉冲驱动光阴极产生电子脉冲，并利用其中的微波电场在短距离内将电子束加速至相对论速度，其出射束流具有低发射度、低能散、高峰值流强等独特优势，是自由电子激光（free electron laser）以及第四代衍射极限储存环（diffraction limit storage ring）同步辐射光源等大科学装置注入器的理想电子源^[2]。超短激光脉冲驱动光阴极微波电子枪阴极表面后产生的电子脉冲，其初始空间及时间分布状态由驱动激光脉冲决定^[3]；而电子束在电子枪内的加速过程，影响其品质的关键因素是空间电荷效应。通过控制激光脉冲的时间及空间分布状态，可以对电子束的空间电荷力进行调控，抑制其非线性分量。因此，驱动激光整形对降低空间电荷力所引起的束流发射度增长、提高光阴极微波电子枪性能具有重要意义^[4]。

激光脉冲整形作为光阴极微波电子枪的一个必要组成部分，负责提供合适的激光脉冲以期产生特定的电子束，发展十分迅速。激光脉冲整形技术分为横向整形和纵向整形。现国内外常用的激光脉冲横向（空间）整形方法主要有微透镜阵列（microlens array）、可变形镜(deformable mirror)、非球面透镜整形器等，我们采用扩束系统然后通过光阑最后再通过缩束系统对其进行横向整形，这种方法便于调节，使用起来灵活。而激光脉冲纵向（时域）整形一般是通过光学器件将激光脉冲由时域状态转换为频域状态，并对其振幅和相位进行调制，然后再转换回时域状态以获得均匀时域分布的激光脉冲^[5-6]。现国内外常用的整形方法主要有：spatial light modu-lator(slm)和acousto-optic programmable dispersive filter(aopdf)，另外还有一些其他的方法。以上整形方法均只能应用于飞秒激光^[7]。由于皮秒激光的频域范围较窄，上述方法一般都不适用。尽管采用aopdf方法的一种名为dazzler的商业产品能够对皮秒激光脉冲进行时域整形，但其也只能对低能量高重复频率（几千赫兹）的皮秒脉冲有效。针对我们要使用的高能量、低重复频率的皮秒激光，一般采用脉冲堆积法对其进行纵向整形^[8]。脉冲堆积法根据其堆积原理不同可以分为：采用双折射晶体^[9]的堆积法以及干涉仪式的堆积法^[10-11]。我们采用双折射晶体法，其优点在于光路相对简单，便于搭建、调节^[12]。我们设计的整形光路不仅操作便捷而且可以同时满足自由电子激光和衍射极限存储环的要求。

2. 研究的基本内容与方案

随着光阴极微波电子枪的不断发展，人们对驱动激光的光束提出了新的需求，脉冲整形作为光阴极微波电子枪的一部分，是十分重要的。脉冲整形能使电子枪产生低发射度、低能散的电子束。本设计的基本内容是设计一个适用于光阴极微波电子枪的超短激光脉冲时域整形及测量光路。

本研究的基本内容是对整个光路进行理论的公式推导，对于光路中的各个元器件给出具体指标，算出传输效率。然后通过matlab编程将理论的激光纵向整形结果仿真出来，并通过zmax或codev软件设计激光横向整形光路，最后对测量给出可行性分析。

本研究的目标是能够设计用于光阴极微波电子枪的超短激光脉冲时域整形及测量光路。并经过相关软件仿真后给出传输效率，分析其可行性，最后撰写报告。

3. 研究计划与安排

第1－3周：查阅相关文献资料，明确研究内容，了解研究所需的基本概念和基础知识。确定方案，完成开题报告。

第4－6周：根据已有研究成果，确定进行本课题研究的基本路线和具体方案。

第7－10周：设计驱动激光器整形及测量光路。

4. 参考文献（12篇以上）

[1] 何志刚．光阴极微波电子枪调试及驱动激光整形技术研究[d]．安徽：中国

科学技术大学，2011．

[2] 黄瑞萱．高亮度光阴极注入器的特性研究和束流品质提高[d]．安徽：中国