2015: Излучение гармоник в ондуляторах для лазеров на свободных электронах: компенсация расходимости пучка электронов постоянным магнитным полем

2015-free-electron-lasers.jpg

Константин Жуковский (Физический факультет кафедра теоретической физики МГУ) дал точное аналитическое описание излучения гармоник в ондуляторах и показал, что можно скомпенсировать расходимость электронного пучка с помощью соответствующего постоянного магнитного поля.

Представлен анализ ондуляторного излучения (ОИ) с учетом всех основных вкладов уширения спектральных линий. В случае релятивистских электронов получены точные аналитические выражения для спектра ОИ, интенсивности и формы линий ОИ с явным учётом вкладов конечного размера электронного пучка, его эмиттанса и разброса энергий электронов. Полученные выражения показывают связь постоянных магнитных составляющих поля в ондуляторе и эмиттанса пучка электронов. В аналитическом виде показана возможность частичной компенсации расходимости наложенным соответствующим образом слабым постоянным полем. В рассмотренных примерах излучения ондуляторов с однопериодическим и двоякопериодическим магнитным полем изучена генерация высших гармоник и учтен вклад всех компонент однородного и неоднородного уширения, точно описывающих характеристики ондулятора и пучка электронов. Применение проведённого нами анализа ОИ к расчету излучения лазеров на свободных электронах (ЛСЭ) показывает возможности эффективного использования высших гармоник ОИ в новейших и в перспективных ЛСЭ, работающих в рентгеновском диапазоне.

Результаты исследования опубликованы в статье: K.V. Zhukovsky “Harmonic generation by ultrarelativistic electrons in a planar undulator and the emission-line broadening”, J. of Electromagnetic Waves and Applications 29, 132–142 (2015).