اخبار و اعلانات
آمار
| تعداد نشریات | 38 |
| تعداد شماره‌ها | 1,244 |
| تعداد مقالات | 9,010 |
| تعداد مشاهده مقاله | 7,869,867 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 4,719,977 |
مطالعۀ امکان کاهش ابعاد و افزایش توان تابشی لیزر الکترون آزاد در محدودۀ طول موج-های کوتاه | ||
| الکترومغناطیس کاربردی | ||
| دوره 10، شماره 2 - شماره پیاپی 25، آبان 1401، صفحه 105-113 اصل مقاله (838.41 K) | ||
| نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
| نویسندگان | ||
| احسان اله نوری* 1؛ حسن وثوقیان2 | ||
| 1نویسنده مسئول: استادیار، پژوهشکده پلاسما و گداخت هسته‌ای، پژوهشگاه علوم و فنون هسته‌ای، تهران، ایران | ||
| 2استادیار، پژوهشکده فوتونیک و فناوری‌های کوانتومی، پژوهشگاه علوم و فنون هسته‌ای، تهران، ایران | ||
| تاریخ دریافت: 28 مهر 1400، تاریخ بازنگری: 26 دی 1400، تاریخ پذیرش: 15 تیر 1401 | ||
| چکیده | ||
| فناوری لیزر الکترون آزاد، یکی از مناسب‌ترین گزینه‌ها جهت دست‌یابی به تابش همدوس با توان و کیفیت بالا در محدوده طول موج‌های کوتاه به ویژه XUV و X به شمار می‌رود. یکی از مهمترین مشکلات در ساخت لیزرهای الکترن آزاد طول موج X، بزرگ و حجیم بودن سیستم لیزر الکترون آزاد می‌باشد. از این رو، بخش قابل توجهی از تحقیقات لیزر الکترون آزاد طول موج کوتاه، در ارتباط با توسعۀ روش‌ها و تکنیک‌های کوچک‌سازی و افزایش توان تابشی سیستم می‌باشد. در این مقاله، عملکرد لیزر الکترون آزد در محدودۀ طیف تابشی XUV یا X نرم مورد بررسی قرار گرفته و راهکارهایی در جهت کاهش طول و افزایش توان تابشی آن ارائه شده است. بدین منظور، روش‌هایی مانند تولید هماهنگ‌های بالاتر تابشی و پیش دسته‌بندی باریکۀ الکترونی مورد بررسی قرار گرفته‌اند. برای جبران کاهش توان تابشی هماهنگ سوم، از روش کشیدگی دامنۀ میدان ویگلر جهت تقویت و افزایش توان میدان تابشی استفاده شده است. بر اساس شبیه‌سازی‌های سه بعدی صورت گرفته با استفاده از کد MEDUSA، مشخص شد که در صورت، استفاده از روش کشیدگی میدان ویگلر، توان تابش اشباع به میزان قابل ملاحظه‌ای افزایش پیدا می-کند. همچنین نشان داده شد که پیش دسته‌بندی پرتو الکترونی، علاوه بر تقویت توان تابشی می‌تواند باعث تسریع در فرآیند رشد میدان تابشی و در نتیجه کاهش طول اشباع در لیزر الکترون آزاد شود. بنابراین، استفاده از روش پیش دسته‌بندی باریکۀ الکترونی به همراه کشیدگی میدان ویگلر می‌تواند نقش بسیار مهمی در کوچک‌سازی و تقویت توان تابشی لیزر الکترون آزاد داشته باشد. | ||
| کلیدواژه‌ها | ||
| لیزر الکترون آزاد؛ هماهنگ تابشی؛ پیش دسته‌بندی باریکۀ الکترونی؛ کشیدگی میدان ویگلر | ||
| عنوان مقاله [English] | ||
| Investigation of length reduction and radiation power enhancement of short-wavelength free electron laser | ||
| نویسندگان [English] | ||
| Ehsanollah Noori1؛ Hassan Vosoughian2 | ||
| 1Plasma and nuclear fusion research school, Nuclear Science and Technology Research Institute (NSTRI) | ||
| 2Photonic and quantum technologies research school, Nuclear Science and Technology Research Institute | ||
| چکیده [English] | ||
| Free electron laser technology is one of the most suitable options to achieve high power, coherent radiation in the range of short wavelengths, especially XUV and X. One of the most important challenges in construction of short-wavelength free electron lasers is the large dimension of the system. Therefore a significant part of free electron laser researches is concentrated on length reduction and radiation enhancement of the system. In this paper, the performance of free electron lasers in the range of XUV or soft X is investigated and some techniques for minimizing and radiation enhancement of the system are presented. For this purpose, methods such as using higher harmonics of the radiation field and pre-bunched injecting electron beam into the wiggler are proposed. To compensate for the decrease in the radiation power of the third harmonic, the wiggler tapering method was used to amplify the radiation field. Based on three-dimensional simulations performed using the MEDUSA code, it was observed that wiggler tapering can increase radiation power significantly. It was also found that using a pre-bunched electron beam can amplify saturation power and accelerate the growth process of the radiation field and thus reduce the saturation length of the free electron laser. Therefore, tapering of the wiggler field along with the beam pre-bunching method can play a very important role in length reduction and amplification of the radiation field of short-wavelength free electron laser. | ||
| کلیدواژه‌ها [English] | ||
| Free electron laser, Radiation harmonics, Electron beam pre-bunching, Wiggler field tapering | ||
| مراجع | ||
|
[1] L. C. Chen, S. L. Yeh, A. M. Tapilouw, and J. C. Chang, “3-D Surface Profilometry Using Simultaneous Phase-shifting Interferometry,” Optics Communications, vol. 283, pp. 3376-3382, 2010. [2] N. Nabipour and M. Karimi, “The Effect of the Propagation Mode of a Laser Wave in an Interferometer Diagnostics in Determining of Electron Density of Damavand Tokamak Plasma and Calculation of the Measurement Error,” Journal of Applied Electromagnetic, vol. 4, pp. 47-53, 2016 (In Persian). [3] N. H. Chapman et al., “Femtosecond Diffractive Imaging with a Soft-X-ray Free-electron Laser,” Nature Physics, vol. 2, pp. 839-843, 2006. [7] P. Sprangle et al., “Radiation Focusing and Guiding with Application to the Free Electron Laser,” Physical Review Letters, vol, 59, pp. 202, 1987. [8] H. P. Freund et al., “Nonlinear Harmonic Generation In Free-Electron Lasers,” IEEE Journal of Quantum Electronics, vol. 36, pp. 275-281, 2000. [9] G. Stupakov, “Using the Beam-echo Effect for Generation of Short Wavelength Radiation,” Physical Review Letters, vol. 102, pp. 074801, 2009. [10] K. J. Kim, “An Analysis of Self-amplified Spontaneous Emission,” Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment, vol. 250, pp. 396-403, 1986. [11] J. Andruszkow et al., “First Observation of Self-Amplified Spontaneous Emission in a Free-Electron Laser at 109 nm Wavelength,” Physical Review Letters, vol. 85, pp. 3825, 2000. [12] H. P. Freund et al., “Simulation of Prebunching in Free-electron Lasers,” Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment, vol. 507, pp. 400-403, 2003. [13] C.A. Brau, “High-brightness Electron Beams – small Free-electron Lasers,” Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment, vol. 407, pp. 1-7, 1998. [14] W. A. Barletta et al., “Free Electron Lasers: Present Status and Future Challenges,” Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment, vol. 618, pp. 69-96, 2010. [15] H. P. Freund and J. M. Antonsen, “Principle of Free Electron Laser,” Springer (2018). [16] H. P. Freund and S. H. Gold, “Efficiency Enhancement in Free-Electron Lasers Using a Tapered Axial Guide Field,” Physical Review Letters, vol. 52, pp. 926, 1984. [17] H. P. Freund and W. H. Miner Jr., “Efficiency Enhancement in Seeded and Self-amplifier Spontaneous Emission Free-electron Lasers by Means of a Tapered Wiggler,” Journal of Applied Physics, vol. 105, pp. 113106, 2009. [18] H. Boehmer et al., “Variable-Wiggler Free-Electron-Laser Experiment,” Physical Review Letters, vol. 48, pp. 141, 1982. [19] X. J. Wang, et. al. “Efficiency and Spectrum Enhancement in a Tapered Free-Electron Laser Amplifier,” Physical Review Letters,vol. 103, pp. 154801, 2010. [20] M. H. Rouhani and B. Maraghechi, “Three-Dimensional Simulation of Harmonic Up-Conversion In A Prebunched Two-Beam Free-Electron Laser,” Physical Review Accelerators and Beams, vol. 13, pp. 080706, 2010. | ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 3,598 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 3,539 |
||