高增益自由电子激光的虚拟介质波导模式描述 I：理论
光学
2009-11-13 v3
摘要
推导了一组用于描述高增益自由电子激光（FEL）电磁信号场的模式耦合激发方程，该方程针对介质波导本征模的缓变振幅，并包含了纵向空间电荷效应。这种描述场基组的方法在 FEL 分析中具有显著优势，既能有效表征本征模，又能清晰关联输入（种子）和输出辐射的自由空间传播。该公式描述了辐射波在饱和 onset 之前的整个线性增益演化过程，适用于任意初始条件。凭借展开基组的灵活性，该技术可用于寻找特定模式的直接耦合与放大。通过简单的变换，可将导出的耦合微分激发方程转化为一组耦合代数方程，并得出 FEL 本征模的矩阵行列式方程。采用二次折射率介质作为模型介质波导，在将其近似为单高斯模式的条件下，获得了主导系统本征模预测光斑尺寸的表达式。
引用
@article{arxiv.0801.4748,
title = {Virtual dielectric waveguide mode description of a high-gain free-electron laser I: Theory},
author = {Erik Hemsing and Avraham Gover and James Rosenzweig},
journal= {arXiv preprint arXiv:0801.4748},
year = {2009}
}
备注
14 pages