Вышедшие номера
Home » Журнал технической физики » Год 2021, выпуск 3 » Статья стр. 495
<<<>>>
Генерация гармоник в экспериментах с лазерами на свободных электронах в рентгеновском диапазоне --- теоретический анализ
DOI: 10.21883/JTF.2021.03.50529.243-20
Переводная версия: 10.1134/S1063784221030245
Жуковский K.В.1
1Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, физический факультет, кафедра теоретической физики, Москва, Россия
Email: zhukovsk@physics.msu.ru
Поступила в редакцию: 28 августа 2020 г.
В окончательной редакции: 16 сентября 2020 г.
Принята к печати: 22 сентября 2020 г.
Выставление онлайн: 14 ноября 2020 г.
PDF версия
Дано аналитическое описание генерации гармоник ондуляторного излучения в лазерах на свободных электронах в различных экспериментах в рентгеновском диапазоне. Выражения для формы линий спектра и интенсивности записаны явно в терминах обобщенных функций Бесселя и Эйри с учетом разброса энергии электронов, размера пучка, эмиттанса, расщепления линий спектра, постоянных компонент магнитного поля. Представленная теория хорошо объясняет спектр и интенсивность излучения гармоник во всех экспериментах на установках ЛСЭ SACLA, LCLS, PAL-XFEL, SwissFEL и др., в различных условиях c длинами волн в широком диапазоне, включая жесткое рентгеновское излучение. Ключевые слова: ондулятор, лазер на свободных электронах, гармоники, поле, пучки, внеосевые эффекты.
  1. B.W.J. McNeil, N.R. Thompson. Nature Photonics, 4, 814 (2010)
  2. C. Pellegrini, A. Marinelli, S. Reiche. Rev. Mod. Phys., 88, 015006 (2016)
  3. G. Margaritondo. Rivista del Nuovo Cimento, 40 (9), 411 (2017)
  4. V.G. Bagrov, G.S. Bisnovaty-Kogan, V.A. Bordovitsyn, A.V. Borisov, O.F. Dorofeev, V.Ya. Epp, Y.L. Pivovarov, O.V. Shorokhov, V.C. Zhukovsky. Synchrotron Radiation Theory and Its Development, ed. V.A. Bordovitsyn (Word Scientific, Singapore, 1999), p 447
  5. K. Zhukovsky. J. Phys. D, 50, 505601 (2017)
  6. K. Zhukovsky. J. Optics, 2018. 20 (9), 095003 (2018)
  7. K. Zhukovsky. Results in Physics, 13, 102248 (2019)
  8. K. Zhukovsky, A. Kalitenko. J. Synchrotron Rad., 26, 159 (2019)
  9. K. Zhukovsky. J. Synchrotron Rad., 26, 1481 (2019)
  10. К.В. Жуковский, А.М. Калитенко. Изв. вузов. Физика, 62 (2), 153 (2019)
  11. К.В. Жуковский. Изв. вузов. Физика, 62 (6), 109 (2019)
  12. К.В. Жуковский. ЖТФ, 89 (3), 426 (2019)
  13. К.В. Жуковский. ЖТФ, 90 (8), 12 (2020)
  14. К.В. Жуковский. Вестн. Моск. ун-та. Физ. Астрон., 5, 60 (2019)
  15. N. Nakao, M. Kokubo, K. Imasaki, M. Fujita, K. Ohkubo, A. Moon, P.K. Roy, H. Tanaka, N. Ohigashi, Y. Sunawaki, K. Mima, S. Nakai, C. Yamanaka. Nucl. Instr. Meth. Phys. Res. A, 407, 374 (1998)
  16. G. Sharma, G. Mishra, M. Gehlot. J. Instrum., 9, T01002 (2014)
  17. F. Bazouband, B. Maraghechi. J. Plasma Phys., 81 (3), 905810305 (2015)
  18. M. Asakawa, K. Mima, S. Nakai, K. masaki, C. Yamanaka. Nucl. Instr. Meth. Phys. Res. A, 318, 538 (1992)
  19. M. Asakawa, N. Inoue, K. Mima, S. Nakai, K. Imasaki, M. Fujita, J. Chen, C. Yamanaka, N. Nakao, T. Agari, T. Asakuma, A. Moon, N. Ohigashi, T. Minamiguchi, Y. Tsunawaki. Nucl. Instr. Meth. Phys. Res. A., 358, 399 (1995)
  20. M. Asakawa, N. Nakao, H. Ohkubob, T. Ishida, T. Watanabec, E. Yasuda, Y. Okudad, M. Fujita, J. Chen, A. Moon, P.K. Royb, S. Kuruma, K. Imasaki, K. Mimah, N. Ohigashi, Y. Tsunawakid, S. Nakaib, C. Yamanakan. Nucl. Instr. Meth. Phys. Res. A, 375, 416 (1996)
  21. D. Iracane, P. Bamas. Phys. Rev. Lett., 67, 3086 (1991)
  22. K. Lee, J. Mun, S.H. Park, K.-H. Jang, Y.U. Jeong, N.A. Vinokurov. Nucl. Instrum. Meth. Phys. Res. A, 776, 27 (2015)
  23. K. Halbach. J. Phys. Colloques, 44, C1 (1983)
  24. K. Halbach. J. Appl. Phys., 57 (8), 3605 (1985)
  25. B. Prakash, V. Huse, M. Gehlot, G. Mishra, S. Mishra. Optik, 127, 1639 (2016)
  26. V. Huse, G. Sharma, S. Mishra, G. Mishra. Chin. Phys. Lett., 31 (3), 034101 (2014)
  27. H. Jeevakhan, G. Mishra. Nucl. Instr. Meth. Phys. Res. A, 656, 101 (2011)
  28. V. Gupta, G. Mishra. Nucl. Instr. Meth. Phys. Res. A, 574, 150 (2007)
  29. V. Gupta, G. Mishra. Nucl. Instr. Meth. Phys. Res. A, 556 (1), 350 (2006)
  30. Y. Yang, W. Ding. Physics of Plasmas, 5 (3), 782 (1998)
  31. G. Mishra, A. Sharma. Nucl. Instr. Meth. Phys. Res. A, 976, 164287 (2020)
  32. Th. Schmidt, A. Anghel, P. Bohler, M. Brugger, M. Calvi, S. Danner, P. Huber, A. Keller, M. Locher. Magnetic Design of an APPLE III Undulator for SWISSFEL, Proc. FEL2014 (Basel, Switzerland, 2014). 116 MOP043 (http://accelconf.web.cern.ch/AccelConf/FEL2014/ papers/mop043.pdf)
  33. A.B. Temnykh. Phys. Rev. ST Accel. Beams, 11, 120702 (2008)
  34. H.-D. Nuhn, S.D. Anderson, R.N. Coffee, Y. Ding, Z. Huang, M. Ilchen, Yu.I. Levashov, A.A. Lutman, J.P. MacArthur, A. Marinelli, S.P. Moeller, F. Peters, Z.R. Wolf, J. Buck, G. Hartmann, J. Viefhaus, A.O. Lindahl, A.B. Temnykh. Commissioning of the Delta Polarizing Undulator at LCLS, Proc. FEL2015 (Daejeon, Korea, 2015). 757WED01
  35. J.R. Henderson, L.T. Campbell, H.P. Freund, B.W.J. McNeil. New J. Phys., 18, 062003 (2016)
  36. K. Zhukovsky. J. Electromagn. Waves Appl., 28 (15), 1869 (2014)
  37. К.В. Жуковский. УФН, 2020. DOI: 10.3367/UFNr.2020.06.038803
  38. K. Zhukovsky. Opt. Laser Technology, 131, 106311 (2020)
  39. H. Jeevakhan, G. Mishra. Opt.Comm., 335, 126 (2015)
  40. K.V. Zhukovsky. J. Math. Anal. Appl., 446, 628 (2017)
  41. H.-S. Kang, C.-K. Min, H. Heo, C. Kim, H. Yang, G. Kim, I. Nam, S.Y. Baek, H.-J. Choi, G. Mun, B.R. Park, Y.J. Suh, D.C. Shin, J. Hu, J. Hong, S. Jung, S.-H. Kim, K.H. Kim, D. Na, S.S. Park, Y.J. Park, J.-H. Han, Y.G. Jung, S.H. Jeong, H.G. Lee, S. Lee, S. Lee, W.-W. Lee, B. Oh, H.S. Suh, Y.W. Parc, S.-J. Park, M.H. Kim, N.-S. Jung, Y.-C. Kim, M.-S. Lee, B.-H. Lee, C.-W. Sung, I.-S. Mok, J.-M. Yang, C.-S. Lee, H. Shin, J.H. Kim, Y. Kim, J.H. Lee, S.-Y. Park, J. Kim, J. Park, I. Eom, S. Rah, S. Kim, K.H. Nam, J. Park, J. Park, S. Kim, S. Kwon, S.H. Park, K.S. Kim, H. Hyun, S.N. Kim, S. Kim, S.-M. Hwang, M. J. Kim, C.-Y. Lim, C.-J. Yu, B.-S. Kim, T.-H. Kang, K.-W. Kim, S.-H. Kim, H.-S. Lee, H.-S. Lee, K.-H. Park, T.-Y. Koo, D.-E. Kim, I.S. Ko. Nature Photonics, 11, 708 (2017)
  42. P. Emma. First lasing of the LCLS X-ray FEL at 1.5 Angstrem, TH3PBI01, Proceedings of PAC09, Vancouver, BC, Canada, (2009)
  43. P. Emma, R. Akre, J. Arthur, R. Bionta, C. Bostedt, J. Bozek, A. Brachmann, P. Bucksbaum, R. Coffee, F.J. Decker, Y. Ding, D. Dowell, S. Edstrom, A. Fisher, J. Frisch, S. Gilevich, J. Hastings, G. Hays, P. Hering, Z. Huang, R. Iverson, H. Loos, M. Messerschmidt, A. Miahnahri, S. Moeller, H.D. Nuhn, G. Pile, D. Ratner, J. Rzepiela, D. Schultz, T. Smith, P. Stefan, H. Tompkins, J. Turner, J. Welch, W. White, J. Wu, G. Yocky, J. Galayda. Nature, Photonics, 4, 641 (2010)
  44. Н.А. Винокуров, Е.Б. Левичев. УФН, 185, 917 (2015)
  45. G. Geloni, E. Saldin, E. Schneidmiller, M. Yukov. Opt. Comm. 271, 207 (2007)
  46. Д.Ф. Алферов, Ю.А. Башмаков, П.А. Черенков. УФН, 157 (3), 389 (1989)
  47. В.Г. Багров, Г.С. Бисноватый-Коган, В.А. Бордовицын. Теория излучения релятивистских частиц(Физматлит, М., 2002)
  48. В.Г. Багров, И.М. Тернов, Б.В. Холомай. Излучение релятивистских электронов в продольном периодическом электрическом поле кристалла (ТФ СО АН СССР, Томск, 1987)
  49. Д.Ф. Алферов, Ю.А. Башмаков, Е.Г. Бессонов. ЖТФ, 43 (10), 2126 (1973)
  50. Е.Г. Бессонов. К теории источников ондуляторного излучения, Препринт ФИАН N 18, 1982
  51. D. Ratner, A. Brachmann, F.J. Decker, Y. Ding, D. Dowell, P. Emma, A. Fisher, J. Frisch, S. Gilevich, Z. Huang, P. Hering, R. Iverson, J. Krzywinski, H. Loos, M. Messerschmidt, H.D. Nuhn, T. Smith, J. Turner, J. Welch, W. White, J. Wu. Phys. Rev ST-AB, 14, 060701 (2011)
  52. S. Owada, K. Togawa, T. Inagaki, T. Hara, T. Tanaka, Y. Joti, T. Koyama, K. Nakajima, H. Ohashi, Y. Senba, T. Togashi, K. Tono, M. Yamaga, H. Yumoto, M. Yabashi, H. Tanaka, T. Ishikawa. J. Synchrotron Rad., 25, 282 (2018)
  53. Ichiro Inoue. Nat. Photon., 13, 319 (2019)
  54. http://xfel.riken.jp/eng/users/bml02-11.html
  55. H. Ego. RF system of the SPring-8 upgrade project, Proceedings of IPAC2016, Busan, Korea, MOPMW009
  56. K. Tono, T. Hara, M. Yabashi, H. Tanaka. J. Synchrotron Rad., 26, 595 (2019)
  57. T. Ishikawa, H. Aoyagi, T. Asaka, Y. Asano1, N. Azumi, T. Bizen, H. Ego, K. Fukami, T. Fukui, Y. Furukawa, S. Goto, H. Hanaki, T. Hara, T. Hasegawa, T. Hatsui, A. Higashiya, T. Hirono, N. Hosoda, M. Ishii, T. Inagaki, Y. Inubushi, T. Itoga, Y. Joti, M. Kago, T. Kameshima, H. Kimura, Y. Kirihara, A. Kiyomichi, T. Kobayashi, C. Kondo, T. Kudo, H. Maesaka, X.M. Marechal, T. Masuda, S. Matsubara, T. Matsumoto, T. Matsushita, S. Matsui, M. Nagasono, N. Nariyama, H. Ohashi, T. Ohata, T. Ohshima, S. Ono, Y. Otake, C. Saji, T. Sakurai, T. Sato, K. Sawada, T. Seike, K. Shirasawa, T. Sugimoto, S. Suzuki, S. Takahashi, H. Takebe, K. Takeshita, K. Tamasaku, H. Tanaka, R. Tanaka, T. Tanaka, T. Togashi, K. Togawa, A. Tokuhisa, H. Tomizawa, K. Tono, S. Wu, M. Yabashi, M. Yamaga, A. Yamashita, K. Yanagida, C. Zhang, T. Shintake, H. Kitamura, N. Kumagai. Nat. Photon., 6, 540 (2012)
  58. K. Tono, T. Togashi, Y. Inubushi, T. Sato, T. Katayama, K. Ogawa, H. Ohashi, H. Kimura, S. Takahashi, K. Takeshita, H. Tomizawa, S. Goto, T. Ishikawa, M. Yabashi. New J. Phys., 15, 083035 (2013)
  59. C.J. Milne, T. Schietinger, M. Aiba, A. Alarcon, J. Alex, A. Anghel, V. Arsov, C. Beard, P. Beaud, S. Bettoni, M. Bopp, H. Brands, M. Bronnimann, I. Brunnenkant, M. Calvi, A. Citterio, P. Craievich, M.C. Divall, M. Dallenbach, M. D'Amico, A. Dax, Y. Deng, A. Dietrich, R. Dinapoli, E. Divall, S. Dordevic, S. Ebner, C. Erny, H. Fitze, U. Flechsig, R. Follath, F. Frei, F. Gartner, R. Ganter, T. Garvey, Z. Geng, I. Gorgisyan, C. Gough, A. Hauff, C.P. Hauri, N. Hiller, T. Humar, S. Hunziker, G. Ingold, R. Ischebeck, M. Janousch, P. Juranic, M. Jurcevic, M. Kaiser, B. Kalantari, R. Kalt, B. Keil, C. Kittel, G. Knopp, W. Koprek, H.T. Lemke, T. Lippuner, D.L. Sancho, F. Lohl, C. Lopez-Cuenca, F. Marki, F. Marcellini, G. Marinkovic, I. Martiel, R. Menzel, A. Mozzanica, K. Nass, G.L. Orlandi, C.O. Loch, E. Panepucci, M. Paraliev, B. Patterson, B. Pedrini, M. Pedrozzi, P. Pollet, C. Pradervand, E. Prat, P. Radi, J.-Y. Raguin, S. Redford, J. Rehanek, J. Rehault, S. Reiche, M. Ringele, J. Rittmann, L. Rivkin, A. Romann, M. Ruat, C. Ruder, L. Sala, L. Schebacher, T. Schilcher, V. Schlott, T. Schmidt, B. Schmitt, X. Shi, M. Stadler, L. Stingelin, W. Sturzenegger, J. Szlachetko, D. Thattil, D.M. Treyer, A. Trisorio, W. Tron 1, S. Vetter, C. Vicario, D. Voulot, M. Wang, T. Zamofing, C. Zellweger, R. Zennaro, E. Zimoch, R. Abela, L. Patthey, H.-H. Braun. Appl. Sci., 7, 720 (2017)
  60. R. Abela, P. Beaud, J.A. van Bokhoven, M. Chergui, T. Feurer, J. Haase, G. Ingold, S.L. Johnson, G. Knopp, H. Lemke, C.J. Milne, B. Pedrini, P. Radi, G. Schertler, J. Standfuss, U. Staub, L. Patthey. Struct. Dyn., 4, 061602 (2017)
  61. P. Juranic, J. Rehanek, C.A. Arrell, C. Pradervand, A. Cassar, M. Calvi, R. Ischebeck, C. Erny, P. Heimgartner, I. Gorgisyan, V. Thominet, K. Tiedtke, A. Sorokin, R. Follath, M. Makita, G. Seniutinas, C. David, C.J. Milne, H. Lemke, M. Radovic, C.P. Hauri, L. Patthey. J. Synchrotron Rad., 26, 906 (2019)
  62. R. Abela, A. Alarcon, J. Alex, C. Arrell, V. Arsov, S. Bettoni, M. Bopp, C. Bostedt, H.-H. Braun, M. Calvi, T. Celcer, P. Craievich, A. Dax, P. Dijkstal, S. Dordevic, E. Ferrari, U. Flechsig, R. Follath, F. Frei, N. Gaiffi, Z. Geng, C. Gough, N. Hiller, S. Hunziker, M. Huppert, R. Ischebeck, H. Johri, P. Juranic, R. Kalt, M. Kaiser, B. Keil, C. Kittel, R. Kunzi, T. Lippuner, F. Lohl, F. Marcellini, G. Marinkovic, C. Ozkan Loch, G.L. Orlandi, B. Patterson, C. Pradervand, M. Paraliev, M. Pedrozzi, E. Prat, P. Ranitovic, S. Reiche, C. Rosenberg, S. Sanfilippo, T. Schietinger, T. Schmidt, K. Schnorr, C. Svetina, A. Trisorio, C. Vicario, D. Voulot, U. Wagner, H.J. Worner, A. Zandonella, L. Patthey, R. Ganter. J. Synchrotron Rad., 26, 1073 (2019)
  63. S.V. Milton1, E. Gluskin, N.D. Arnold, C. Benson, W. Berg, S.G. Biedron, M. Borland, Y.-C. Chae, R.J. Dejus, P.K. Den Hartog, B. Deriy, M. Erdmann, Y.I. Eidelman, M.W. Hahne, Z. Huang, K.-J. Kim, J.W. Lewellen, Y. Li, A.H. Lumpkin, O. Makarov, E.R. Moog, A. Nassiri, V. Sajaev, R. Soliday, B.J. Tieman, E.M. Trakhtenberg, G. Travish, I.B. Vasserman, N.A. Vinokurov, X.J. Wang, G. Wiemerslage, B.X. Yang. Science, 292 (5524) 2037 (2001)
  64. S.G. Biedron, R.J. Dejus, Z. Huang, S.V. Milton, V. Sajaev, W. Berg, M. Borland, P.K. Den Hartog, M. Erdmann, W.M. Fawley, H.P. Freund,E. Gluskin, K.J. Kim, J.W. Lewellen, Y. Li, A.H. Lumpkin, E.R. Moog, A. Nassiri, G. Wiemerslage, B.X. Yang. Nucl. Instrum. Meth. Phys. Res. A, 483, 94 (2002)
  65. T. Tschentscher, C. Bressler, J. Grunert, A. Madsen, A.P. Mancuso. Appl. Sci., 7 (6), 592 (2017).

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.

Учредители

Издатель

© 2024 Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук
Powered by webapplicationthemes.com - High quality HTML Theme