4-22  100 mm远红外FEL系统单一微波源实验

沈旭明  黎  明  金  晓

自由电子激光性能主要取决于电子束的品质，而电子束的品质主要依赖于微波加速场的稳定。特别是对自由电子激光用户装置，对微波源的稳定性要求更高。中物院FEL必须解决的问题其中之一有必须提高FEL自发辐射的稳定性。设计的系统中因采用了两个速调管放大器分别给注入器和加速器提供微波功率，两个放大器相位的抖动（随机的）自然会引起能量的变化，尤其在低能段还会影响到束流的品质。2003年采用了中科院电子所首批研制的KL-54速调管进行单波源改进实验，为了减少微波传输中的损耗，引进了3端口大功率环行器，使功率损耗减少了20%，与此同时设计生产了大功率电调功分器和电调移相器，使单一微波源建立起来，达到了满意的结果。

单一微波源的组成如图1所示。其工作原理为：高稳定度微波源其频率稳定度为10^-9，它将10 mW的信号经连续波放大器输出1 W的功率，送到脉冲调制器的功率放大器，该放大器再推动KL-54速调管放大器输出9 MW。注入器和加速器需要的最佳微波功率并不是均等的，研制了大功率可调功分器。将送来的微波功率通过功分均能满足两路要求。通过固定移相器将两路的相位调整到一定的范围，然后再通过可调移相器小范围微调。

使用双路微波功率源驱动时，虽然是同一个高稳定度微波源，但由于其信号很小，只有10 mW，通过两路脉冲调制器和KL-28速调管放大后功率能达到3.5 MW，但是在不同的调制器和速调管放大时，产生了相位抖动，在低能段不但引起了能量的变化，同时增加了束流能散度。改单一调制器和KL-54速调管后，清除了进入注入器和加速器间的相位抖动，从而改善了电子束的品质。