"Журнал технической физики"
Издателям
Вышедшие номера
Генерация мягкого рентгеновского излучения в компактном лазере на свободных электронах с умножением гармоник
Жуковский К.В.1
1Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, Москва, Россия
Email: zhukovsk@physics.msu.ru
Поступила в редакцию: 15 декабря 2017 г.
Выставление онлайн: 17 февраля 2019 г.

Проведено теоретическое исследование однопроходных лазеров на свободных электронах (ЛСЭ) с умножением гармоник в рентгеновском диапазоне с целью получения мощного излучения на наименьшей длине ЛСЭ с возможно более низкой энергией пучка и частотой затравочного лазера. Предложен каскадный ЛСЭ с двухчастотным ондулятором для группировки электронов на длинах волн высших гармоник. С помощью апробированной феноменологической модели ЛСЭ, которая учитывает все основные потери для каждой гармоники в каждом каскаде ЛСЭ, исследована динамика мощности излучения в ЛСЭ с каскадными умножителями гармоник. Изучено влияние качества пучка на генерацию рентгеновского излучения в ЛСЭ. Показано, что для эффективного использования гармоник в каскадном рентгеновском ЛСЭ нужны пучки электронов с разбросом энергии sigmae≤0.0002. Исследована эволюция мощности гармоник в нескольких каскадных ЛСЭ на длинах волн ~2-3 nm с умножением гармоник затравочного лазера на длине волны 13.51 nm пика отражения Mo/Si и на 11.43 nm пика отражения MoRu/Be; мощность достигла ~1 GW на длине ЛСЭ до 40 m. Кроме того, исследована работа многокаскадных ЛСЭ с готовым затравочным эксимерным UV лазером на длине волны 157 nm (F2 excimer UV laser) и гармониками лазеров с CO2 и C2H2 на 30 nm с пучком электронов энергии ~0.6 GeV и током ~1 kА. Моделируемое в этих ЛСЭ рентгеновское излучение на длине волны lambda=2.5 nm и lambda=3.3 nm достигло мощности ~0.5 GW на ~30 m.
  • Багров В.Г., Бисноватый-Коган Г.С., Бордовицын В.А. Теория излучения релятивистских частиц. М.: Физматлит, 2002. 575 с
  • Багров В.Г., Тернов И.М., Холомай Б.В. Излучение релятивистских электронов в продольном периодическом электрическом поле кристалла. Томск: ТФ СО АН СССР, 1987. 13 с
  • Motz H., Thon W., Whitehurst R.N.J. // Appl. Phys. 1954. Vol. 24. P. 826
  • Гинзбург В.Л. // Изв. АН СССР (Физика). 1947. Т. 11. С. 1651
  • Zastrau U., Burian T., Chalupsky J. // Laser Part Beams. 2012. Vol. 30. P. 45
  • Ziaja B., Weckert E., Moller T. // Laser Part. Beams. 2007. Vol. 25. P. 407
  • Lee R. W., Baldis H. A., Cauble R.C. // Laser Part Beams. 2002. Vol. 20. P. 527
  • Kumar S., Kang H.-S., Kim D.-E. // Laser Part Beams 2012. Vol. 30. P. 397
  • Bartnik A. et al. // Laser Part Beams. 2013. Vol. 31. P. 195
  • Huang H., Tallents G. J. // Laser Part Beams Vol. 2009. Vol. 27. P. 393
  • McNeil B.W.J., Thompson N.R. // Nature Photonics. 2010. Vol. 4. P. 814
  • Pellegrini C., Marinelli A., Reiche S. // Mod. Phys. 2016. Vol. 88. P. 015006
  • Huang Z., Kim K.J. // Phys. Rev. ST-AB. 2007. Vol. 10. P. 034801
  • Saldin E.L., Schneidmiller E.A., Yurkov M.V. The Physics of Free Electron Lasers. Springer, 2000
  • Schmuser P., Dohlus M., Rossbach J., Behrens C. Free-Electron Lasers in the Ultraviolet and X-Ray Regime, Springer Tracts in Modern Physics. Springer, 2014. 258 с
  • Emma P. et al. // Nature Photonics. 2010. Vol. 4. P. 641
  • Artyukov I.A., Bessonov E.G., Gorbunkov M.V. // Laser Part. Beams. 2016. Vol. 34. P. 637
  • Bessonov E.G. et al. // Laser Part. Beams 2008. Vol. 26. P. 489
  • Frank M. et al. // IUCrJ. 2014. Vol. 1. P. 95
  • Бессонов Е.Г. // Квантовая электроника. 1986. Vol. 13. C. 1617--1628
  • Белявский Е.Д., Теличкина О.В. // ЖТФ. 2013. Т. 83. Вып. 4. С. 123--126
  • Bessonov E.G. // Nucl. Instr. Meth. A. 1989. Vol. 282. P. 442--444
  • Altarelli M. et al. European XFEL Annual Report. 2016. XFEL.EUAR-2016. DOI: 10.22003/XFEL.EU-AR-2016
  • Yu L.-H. et al. // Science. 2000. Vol. 289. P. 932
  • Shaftan T., Yu L.-H. // Phys. Rev. E. 2005. Vol. 71. P. 046501
  • Zhukovsky K.V. // Moscow Univ. Phys. Bull. 2015. Vol. 70. P. 232
  • Zhukovsky K. // J. Electromagn. Wave. 2015. Vol. 29. P. 132
  • Zhukovsky K. // J. Electromagn. Wave. 2014. Vol. 28. P. 1869
  • Mishra G., Gehlot M., Hussain J.-K. // Nucl. Instrum. A. 2009. Vol. 603. P. 495
  • Dattoli G., Mikhailin V. V., Ottaviani P. L., Zhukovsky K. // J. Appl. Phys. 2006. Vol. 100. P. 084507
  • Zhukovsky K. // Laser Part. Beams. 2016. Vol. 34. P. 447
  • Dattoli G., Mirian N.S., DiPalma E., Petrillo V. // Phys. Rev. ST-AB. 2014. Vol. 17. P. 050702
  • Shintake T. // Nature Photonics. 2008. Vol. 2. P. 555--559. DOI: 10.1038/nphoton.2008.134
  • McNeil B. // Nature Photonics. 2008. Vol. 2. P. 522--524. DOI: 10.1038/nphoton.2008.164
  • Tiedtke K. et al. // New J. Phys. 2009. Vol. 11. P. 023029
  • Madey J.M.J. // J. Appl. Phys. 1971. Vol. 42. P. 1906
  • Dattoli G., Ottaviani P.L., Renieri A. // Laser Part. Beams. 2005. Vol. 23. P. 303
  • Dattoli G., Ottaviani P.L., Pagnutti S. // J. Appl. Phys. 2005. Vol. 97. P. 113102
  • Dattoli G., Giannessi L., Ottaviani P.L., Ronsivalle C. // J. Appl. Phys. 2004. Vol. 95. P. 3206--3210
  • Zhukovsky K., Potapov I. // Laser Part. Beams. 2017. Vol. 35. P. 326
  • Giannessi L. et al. // Phys. Rev. ST-AB, 2011. Vol. 14. P. 060712
  • Zhukovsky K. // Nucl. Instrum. Meth. Phys. Res. B. 2016. Vol. 369. P. 9
  • Zhukovsky K. // Opt. Commun. 2015. Vol. 353. P. 35
  • Quattromini M., Artioli M., Di Palma E., Petralia A., Giannessi L. // Phys. Rev. ST-AB, 2012. Vol. 15. P. 080704
  • Dattoli G., Ottaviani P.L., Pagnutti S. Booklet for FEL design. Frascati, Italy: ENEA Pubblicazioni, 2007
  • Walker R.P. // Nucl. Instrum. Method. A. 1993. Vol. 335. P. 328--337
  • Грейсух Г.И., Ежов Е.Г., Казин С.В., Степанов С.А. // ЖТФ. 2012. Т. 82. С. 99--103
  • Onuki H., Elleaume P. Undulators, wigglers and their applications. NY.: Taylor \& Francis, 2003
  • Zhukovsky K. // J. Optics. 2018. Vol. 20. N 9. P. 095003
  • Patent numbers: EP 1198725 A1 and PCT number PCT/US2000/013549
  • Zhukovsky K.V. // Moscow Univ. Phys. Bull. 2017. Vol. 72. P. 128
  • Ling Zeng et аl. // Chinese Phys. C. 2016. Vol. 40. P. 098102
  • Sayrac M., Kolomenskii A.A., Schuessler H.A. // J. Electron Spectrosc. Relat. Phenom. 2018. Vol. 29. P. 1--6
  • Корчуганов В.Н., Свечников Н.Ю., Смоляков Н.В., Томин С.И. // Поверхность. 2010. Т. 11. С. 22--28
  • Zhukovsky K.V. // Russian Phys. J. 2018. Vol. 60. N 9. P. 1630--1637
  • Zhukovsky K. // EPL. 2017. Vol. 119. P. 34002
  • Zhukovsky К. // J. Phys. D. 2017. Vol. 50. P. 505601
  • Zhukovsky K. // Opt. Comm. 2018. Vol. 418. P. 57--64
  • Zhukovsky K. // J. Appl. Phys. 2017. Vol. 122. P. 233103.
  • Подсчитывается количество просмотров абстрактов ("html" на диаграммах) и полных версий статей ("pdf"). Просмотры с одинаковых IP-адресов засчитываются, если происходят с интервалом не менее 2-х часов.

    Дата начала обработки статистических данных - 27 января 2016 г.