О ВЛИЯНИИ ХАРАКТЕРИСТИК ЭЛЕКТРОННОГО ПУЧКА НА ИЗЛУЧЕНИЕ ГАРМОНИК ОДНОПРОХОДНЫХ ЛАЗЕРОВ НА СВОБОДНЫХ ЭЛЕКТРОНАХ

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

В настоящее время во многих областях науки и техники все шире применяется когерентное излучение лазеров на свободных электронах (ЛСЭ). В прикладных и теоретических исследованиях важным эффектом является нелинейная генерация второй гармоники в материалах и на поверхностях как реакция на их облучение. В качестве источников света используют ЛСЭ, которые генерируют когерентное излучение в диапазоне от видимого до рентгеновского. При этом вторая гармоника собственно источника, ЛСЭ, является нежелательной, так как она маскирует исследуемый отклик на той же частоте. Нами аналитически исследуется влияние параметров электронного пучка на излучение ЛСЭ; проводится исследование генерации гармоник, в особенности второй; анализируются основные факторы, вызывающие появление второй гармоники в спектре ЛСЭ. Выясняется влияние параметров пучка: сечения, эмиттанса, параметров Твисса и разброса энергии, по отдельности и вместе на длину усиления и генерацию гармоник ЛСЭ на примере хорошо документированного ЛСЭ LEUTL. Анализируется влияние этих параметров на мощности излучения гармоник, в особенности второй. Исследуется также влияние гармоники поля ондулятора на излучение гармоник ЛСЭ. Предлагается повысить разброс энергий электронов в два раза до максимально возможного значения, обеспечивающего группировку электронов и одновременно уменьшение содержания второй гармоники в спектре ЛСЭ на один-два порядка. Также предлагается использовать слабую гармонику поля ондулятора с той же целью - подавить гармонику ЛСЭ.

Об авторах

K. В. Жуковский

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, физический факультет

Автор, ответственный за переписку.
Email: zhukovsk@physics.msu.ru
Россия, 119991, Москва

Список литературы

  1. В.Л. Гинзбург, Изв.АН СССР (Физика) 11, 165 (1947).
  2. H. Motz, W. Thon, and R.N. J. Whitehurst, Appl. Phys. 24, 826 (1953).
  3. J.M. Madey, J.Appl.Phys. 42, 1906 (1971).
  4. G. Margaritondo, Rivista del Nuovo Cimento 40, 411 (2017).
  5. В. Г. Багров, Г.С. Бисноватый-Коган, В.А. Бордовицын и др., Теория излучения релятивистских частиц, Физматлит, Москва (2002).
  6. И.М. Тернов, В. В. Михайлин, В.Р. Халилов, Синхротронное излучение и его применения, Изд-во МГУ, Москва (1980).
  7. G. Margaritondo, Characteristics and Properties of Synchrotron Radiation, in Synchrotron Radiation, ed. by S. Mobilio, F. Boscherini, and C. Meneghini, Springer, Berlin, Heidelberg (2015).
  8. B.W. J. McNeil and N.R. Thompson, Nature Photonics 4, 814 (2010).
  9. C. Pellegrini, A. Marinelli, and S. Reiche, Rev.Mod. Phys. 88, 015006 (2016).
  10. P. Schmuser, M. Dohlus, J. Rossbach, and C. Behrens, Free-Electron Lasers in the Ultraviolet and XRay Regime, Springer Tracts Mod. Phys., 258, Cham (ZG): Springer Int.Publ. (2014).
  11. Z. Huang and K. J. Kim, Phys.Rev. ST Accel.Beams 10, 034801 (2007).
  12. G. Margaritondo and P.R. Ribic, J. Synchrotron Rad. 18, 101 (2011).
  13. E. L. Saldin, E.A. Schneidmiller, and M.V. Yurkov, The Physics of Free Electron Lasers, Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg (2000).
  14. R. Bonifacio, C. Pellegrini, and L. Narducci, Opt. Comm. 50, 373 (1984).
  15. T. Sumi, M. Horio, T. Senoo et al., E-J. Surf. Sci.Nanotech. 20, 31 (2021), doi: 10.1380/ejssnt.2022-002.
  16. S. Shwartz, M. Fuchs, J. B. Hastings et al., Phys.Rev. Lett. 112, 163901 (2014).
  17. S. Yamamoto, T. Omi, H. Akai et al., Phys.Rev. Lett. 120, 223902 (2018).
  18. E. Berger, S. Jamnuch, C. Uzundal et al., arXiv: 2010.03134.
  19. R.K. Lam, S. L. Raj, T.A. Pascal et al., Phys.Rev. Lett. 120, 023901 (2018).
  20. L. Wu, S. Patankar, T. Morimoto et al., Nature Phys. 13, 350 (2016).
  21. M. Nuriya, S. Fukushima et al., Nature Commun. 7, 11557 (2016).
  22. C. P. Schwartz, S. L. Raj, S. Jamnuch et al., arXiv: 2005.01905.
  23. P. J. Campagnola and L.M. Loew, Nature Biotechnol. 21, 1356 (2003).
  24. T. Helk, E. Berger, S. Jamnuch et al., Sci.Adv. 7, 2265 (2021).
  25. G. Boyd, T. Bridges, and E. Burkhardt, IEEE J.Quant.Electron. 4, 515 (1968).
  26. G.C. Bhar, S. Das, and K. L. Vodopyanov, Appl. Phys.B 61, 187 (1995).
  27. K. Zhukovsky, Opt. Laser Technol. 131, 106311 (2020).
  28. K. Zhukovsky, Eur.Phys. J. Plus 136, 714 (2021).
  29. K. Zhukovsky, Ann.Phys. 533, 2100091 (2021).
  30. K. Zhukovsky, Rad.Phys.Chem. 189, 109698 (2021).
  31. K. Zhukovsky, Opt. Laser Technol. 143, 107296 (2021).
  32. K. Zhukovsky, Results Phys. 19, 103361 (2020).
  33. K. Zhukovsky and I. Fedorov, Symmetry 13, 135 (2021).
  34. J.R. Henderson, L.T. Campbell, H.P. Freund, and B.W. J. McNeil, New J. Phys. 18, 062003 (2016).
  35. H.P. Freund, P. J.M. van der Slot, D. L.A.G. Grimminck et al., New J. Phys. 19, 023020 (2017).
  36. H.P. Freund and P. J.M. van der Slot, New J.Phys. 20, 073017 (2018).
  37. P. Emma, R. Akre, J. Arthur et al., Nature Photonics 4, 641 (2010).
  38. D. Ratner, A. Brachmann, F. J. Decker et al., Phys.Rev. ST Accel.Beams 14, 060701 (2011).
  39. S.V. Milton, E. Gluskin, N.D. Arnold et al., Science 292, 2037 (2001).
  40. S.G. Biedron et al., Nucl. Instrum.Meth.A 483, 94 (2002).
  41. L. Giannessi et al., Phys.Rev. ST Accel.Beams 14, 060712 (2011).
  42. К.В.Жуковский, Изв. вузов. Физика 62, 109 (2019) [K.V. Zhukovsky, Russ.Phys. J. 62 (6), 1043 (2019)].
  43. H.P. Freund and P. J.M. van der Slot, J. Phys.Commun. 5, 085011 (2021).
  44. K. Zhukovsky and A. Kalitenko, J. Synchrotron Rad. 26, 159 (2019).
  45. К.В.Жуковский, А.М. Калитенко, Изв. вузов. Физика 62, 153 (2019) [K.V. Zhukovsky and A.M. Kalitenko, Russ.Phys. J. 62 (2), 354 (2019)].
  46. К.В.Жуковский, УФН 191, 318 (2021) [K.V.Zhukovsky, Physics-Uspekhi 64, 304 (2021)].
  47. B. Prakash, V. Huse, M. Gehlot, and G. Mishra, Optik 127, 1639 (2016).
  48. V. L. Bratman, N. S. Ginzburg, and M. I. Petelin, Opt.Comm. 30, 409 (1979).
  49. M. Xie, Nucl. Instrum.Meth.A 445, 59 (2000).
  50. M. Xie, Proc. 1995 Particle Accelerator Conf., IEEE, Piscataway, NJ, 183 (1995).
  51. G. Dattoli, P. L. Ottaviani, and S. Pagnutti, J.Appl. Phys. 97, 113102 (2005).
  52. G. Dattoli, L. Giannessi, P. L. Ottaviani, and C. Ronsivalle, J.Appl.Phys. 95, 3206 (2004).
  53. L. Giannessi, Seeding and Harmonic Generation in Free-Electron Lasers, Synchrotron Light Sources and Free-Electron Lasers, ed. by E. J. Jaeschke et al., Switzerland, Springer Int.Publ. (2016), DOI: 10.1007/ 978-3-319-14394-1_3.
  54. Z. Huang and K.-J. Kim, Nucl. Instrum.Meth.A 475, 112 (2001).
  55. G. Geloni, E. Saldin, E. Schneidmiller, and M. Yurkov, Opt.Comm. 271, 207 (2007).
  56. K. Zhukovsky, I. Fedorov, and N. Gubina, Opt. Laser Technol. 159, 108972 (2023).
  57. K. Zhukovsky, Europhys. Lett. 141, 45002 (2023).
  58. К.В.Жуковский, ЖЭТФ 164, 315 (2023) [K.V. Zhukovsky, JETP 137, 271 (2023)].
  59. A.V. Savilov and G. S. Nusinovich, Phys.Plasmas 14, 053113 (2007).
  60. D.D. Krygina, N.Y. Peskov, and A.V. Savilov, Frequency Multiplication in a Powerful Terahertz FreeElectron Maser, 2021 46th Int.Conf. on Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves (IRMMW-THz), Chengdu, China (2021), doi: 10.1109/IRMMWTHz50926.2021.9567533.
  61. A.V. Savilov and G. S. Nusinovich, Phys.Plasmas 15, 013112 (2008).
  62. А.М. Калитенко, К.В.Жуковский, ЖЭТФ 157, 394 (2020) [A.M. Kalitenko and K.V. Zhukovskii, JETP 130, 327 (2020)].

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2024

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».