自由电子激光器

自由电子激光器（FEL）是一类不同于传统激光器的新型高功率相干辐射光源。虽然传统的激光器具有极好的单色性和相干性，但它的低功率、低效率、固定频率和光束质量差的弱点，使它大大逊色于自由电子激光器。自由电子激光器不需要气体、液体或固体作为工作物质，而是将高能电子束的动能直接转换成相干辐射能。因此，也可以认为自由电子激光器的工作物质就是自由电子。

由于它可能具有高功率、高效率、波长的大范围调谐和超短脉冲的时间结构等一系列优良特性而受到人们的格外重视。目前, 除自由电子激光器之外, 还没有一种激光器能同时具备这些特点。这是因为它产生激光的原理与以往的激光器有本质上的不同。自由电子激光器是利用相对论电子束通过周期磁场将电子束的动能转换为辐射能。

自由电子受激辐射的设想曾于1950年由Motz提出，并在1953年进行过实验，因受当时条件的限制，未能得到证实。1971年斯坦福大学的Madey等人重新提出了恒定横向周期磁场中的场致受激辐射理论，并首次在毫米波段实现了受激辐射；1976年Madey小组第一次实现了激光放大，1977年4月斯坦福大学Deacon等人才研制成第一台自由电子激光振荡器。它由一根抽成真空的长5.2米的铜管组成，外面绕有超导导线，以便在整个管上产生一个周期为3.2厘米的变化的横向静磁场，轴上磁感应强度B_0为0.24特斯拉。铜管两端装有反射镜组成谐振腔，腔长12.7米，输出镜面的反射率为1.5%，能散度小于3\times10^{-3}的43.5兆电子伏的电子束由超导加速器产生。

注：本名词内容引自百度百科