Meny

Javascript verkar inte påslaget? - Vissa delar av Lunds universitets webbplats fungerar inte optimalt utan javascript, kontrollera din webbläsares inställningar.
Du är här

Timing Diagnostics and Coherent Harmonics from a test-FEL

Författare:
  • Nino Cutic
Publiceringsår: 2011
Språk: Engelska
Sidor:
Dokumenttyp: Doktorsavhandling
Förlag: Department of Physics, Lund University

Sammanfattning

Popular Abstract in Swedish

I denna avhandling ges en introduktion till fyra artiklar där resul-

tat från och delar av en frielektron-laser (FEL) beskrivs. Denna typ

av laser skiljer sig från de konventionella lasrar de flesta av oss har

träffat på, t.ex. i form av en laserpekare. Den första märkbara skill-

naden är att frielektron-lasrar är stora, ofta flera hundra meter långa.

De kräver en accelerator och långa magnetstrukturer, s.k. undula-

torer, för att fungera. Istället för att använda material som kristaller,

halvledare, gaser eller plasma, använder de istället fria obundna elek-

troner. Högenergetiska elektroner från acceleratorn förlorar lite en-

ergi och alstrar ljus i undulatorerna.

Den FEL som presenteras här är ca 60 m lång. Syftet med anläg-

gningen är att studera produktion av ljus med korta våglängder och

variabel polarisation. Polarisation är en viktig egenskap hos ljus med

många tillämpningar inom vetenskap och teknik. Genom att använda

den existerande acceleratorn på MAX-lab, en konventionell laser och

två undulatorer, manipuleras elektronerna att alstra ljus med godtyck-

lig polarisation och kortare våglängd än den konventionella laser som

används för att starta processen. Växelverkan mellan elektronerna

och ljus från den konventionella lasern förbättrar kvaliteten på ljuset

från FELen. Metoden att starta frielektronlasern med en konven-

tionell laser kallas seeding (sådd).

För att detta ska fungera måste man träffa elektronpulsen med en

laserpuls i både tid och rum. Att överlappa dem rumsligt är inte så ut-

manande, men överlapp tidsmässigt kan vara det. Elektronpulsen är

ungefär en tredjedels millimeter lång och laserpulsen ungefär en tion-

dels, och båda färdas med ljusets hastighet. Elektro-optisk laserteknik

användes för att kontrollera och mäta det tidsmässiga överlappet

mellan elektroner och laserpuls. Tekniken användes också för att,

via återkoppling av laserns fördröjning, säkerställa överlapp för varje

skott. Detta ger en klar förbättring av anläggningen till en mycket liten

kostnad.
The test free-electron laser (test-FEL) at MAX-lab in Lund demonstrated for the first time circularly

polarized coherent femtosecond pulses at 66 nm wavelength. A 375 MeV electron bunch

was seeded by a femtosecond laser at 263 nm and coherent harmonics were extracted in an

APPLE-II type elliptical undulator. A thermionic gun with a barium oxide cathode was adapted

for photocathode operation, and the performance of the gun was tested. Measurements

showed the production of 200 pC of electrons with a normalized emittance of 5.5 mmmrad

and a quantum efficiency of 1.1 10-4. To ensure the electron bunch overlap with the 500 fs

seed laser pulse and to measure the bunch length, an electro-optical spectral decoding setup

was built. The bunch length of about 1 ps was measured and it was determined that the longterm

drifts in timing were accelerator-related. Electro-optical spectral decoding was used for

the first time for online feedback to stabilize the overlap between the laser pulse and the electron

bunch. This stabilization ensured lasing of the FEL on every shot and contributed to the

detection of higher linearly polarized harmonics (44 nm). This thesis presents an introduction

to the processes that occur in the undulators: modulation, bunching and radiation. It describes

the test-FEL setup and the emittance of an electron beam. Electro-optical spectral decoding is

explained and its advantages and limitations are discussed. The feedback based on a simple

controller is presented.

Disputation

2011-05-13
10:15
Fysikum B
  • Brian McNeil (Dr)

Nyckelord

  • Natural Sciences
  • Physical Sciences
  • Free electron laser
  • undulator radiation
  • coherent harmonic generation
  • circular polariyation
  • vacuum ultra-violet
  • seed pulse timing
  • bunch length
  • electro-optical spectral decoding

Övriga

Published
  • Sverker Werin
  • ISSN: 0284-1258
  • ISBN: 978-91-7473-106-4
  • ISRN: LUNDTDX-NTMX-1010-SE

Box 117, 221 00 LUND
Telefon 046-222 00 00 (växel)
Telefax 046-222 47 20
lu [at] lu.se

Fakturaadress: Box 188, 221 00 LUND
Organisationsnummer: 202100-3211
Om webbplatsen