Extension of SASE bandwidth up to 2% as a way to increase the efficiency of protein structure determination by x-ray nanocrystallography at the European XFEL
利用XFEL辐射的飞秒X射线纳米晶体学是一种新兴的蛋白质结构测定方法，其使用的晶体尺寸范围从几十到几百纳米。晶体被XFEL脉冲随机撞击，产生未知方向的衍射图案。人们可以通过研究衍射图案本身来确定这些取向，即通过索引布拉格峰。索引的单个图像的数量和SASE带宽是内在联系的，因为增加每个单个图像的布拉格峰的数量需要增加光谱的带宽。这需要百分之几的SASE带宽，导致在相同的点击次数下索引图像的数量增加。基于欧洲XFEL基线的开始到结束的模拟，我们在这里证明，它是可能实现高达十倍的增加SASE带宽，与标称模式的操作相比。这为进一步提高欧洲XFEL的蛋白质结构测定效率提供了途径。我们用溶菌酶纳米晶体的模拟来说明这个概念。
2013-06-20 physics.acc-ph
Nonlinear undulator tapering in conventional SASE regime at baseline electron beam parameters as a way to optimize the radiation characteristics of the European XFEL
我们证明，欧洲XFEL源在标称工作点的输出辐射特性可以很容易地作出显着优于目前报道的科学仪器和X射线光学的TDR。事实上，输出SASE特性的基线欧洲XFEL已预先优化假设均匀的波动器在一个标称工作点的5 kA的峰值电流，而不考虑潜在的波动器锥形SASE制度。为了说明这一点，我们分析的情况下，电子束团与标称参数。基于从开始到结束的模拟，我们表明，非线性波荡器锥形允许一个实现高达十倍的峰值功率和光子谱密度在传统的SASE制度，而无需修改的基线设计。自由电子激光程序Genesis已被广泛用于这些研究。为了增加我们的信心，在模拟结果中，我们交叉检查的结果再现在深非线性SASE制度与锥形波荡器使用代码ALICE。
2013-09-12 physics.acc-ph
A new technique to generate 100 GW-level attosecond X-ray pulses from the X-ray SASE FELs
本文提出了一种利用钛宝石激光系统的几个周期光脉冲在X射线自由电子激光中产生100 GW 300-As单脉冲的方案。飞秒光脉冲在波长为800 nm的双周期波荡器中与电子束相互作用，在电子束团的一个切片内产生能量调制。在能量调制器之后，电子束进入基线间隙可调的X射线波荡器的第一部分，并产生具有100 MW级功率的SASE辐射。由于能量调制，频率与SASE辐射脉冲的几个周期驱动切片内的纵向位置相关。最大的频率偏移对应于在时域中的单尖峰脉冲，其被限制在中心峰值电子能量附近的一个半振荡周期。在第一波荡器之后，电子束被引导通过磁延迟，我们使用该磁延迟来将具有最大频率偏移的X射线尖峰定位在电子聚束的“新鲜”部分。在弯道之后，电子束和在第一波荡器中产生的辐射进入与偏移频率谐振的第二波荡器。在第二波荡器中，参考频率处的种子辐射不起作用，并且仅单个（持续时间为300）尖峰快速增长。波荡器的最后部分是锥形部分，允许在0.15 nm波长范围内实现100-150 GW的最大输出功率。阿秒X射线脉冲与飞秒光脉冲的自然同步，为亚飞秒泵浦探测实验提供了独特的前景。
2004-03-11 physics.acc-ph physics.optics
Statistical analysis of hard X-ray radiation at PAL-XFEL facility performed by Hanbury Brown and Twiss interferometry
在PAL-XFEL装置上进行了基于二阶相关的Hanbury Brown和Twiss干涉测量实验。本实验研究了X射线辐射的统计特性。测量在NCI光束线在10 keV的光子能量在各种操作条件下进行：自放大自发发射（SASE），SASE与单色器，和自播种制度在120 pC，180 pC，和200 pC的电子束团电荷，分别。统计分析表明，短的平均脉冲持续时间从6 fs到9 fs取决于操作条件。对于具有单色和自注入操作机制的SASE光束，在空间域中确定了约70-80%的高空间相干度。所得到的数值描述了PAL-XFEL装置产生的光束的统计特性。
2022-03-25 physics.acc-ph physics.optics
Purified SASE undulator configuration to enhance the performance of the soft x-ray beamline at the European XFEL
最近在SLAC提出的纯化SASE（pSASE）波荡器配置有望增加XFEL的输出光谱密度。在这篇文章中，我们研究了一个简单的实现这种配置的软X射线光束线在欧洲XFEL。几个波荡器单元，在自由电子激光辐射的次谐波谐振，在指数制度的中间使用，以放大辐射，同时减少自由电子激光带宽。基于从开始到结束的模拟，我们表明，与所提出的配置的光谱密度在1.3 keV和3 keV之间的光子能量范围内，可以提高一个数量级相比，基线模式的操作。该选项可以在没有附加硬件的情况下被实现到可调间隙SASE 3基线波荡器中，并且它与针对相同波荡器线提出的具有光栅单色器的自播种选项互补，光栅单色器可以覆盖约0.26 keV和1 keV之间的光子能量范围。
2013-08-01 physics.acc-ph
Harmonics suppression effect of the quasi-periodic undulator in SASE free-electron-laser
本文研究了量子点单元在SASE自由电子激光中的谐波抑制效果。数值计算结果表明，QPU的引入降低了谐波功率，但随着饱和长度的增加，基波辐射功率也有明显的下降。研究了采用量子点作为波荡器的情况。计算结果表明，在波荡器系统中，如果QPU的比例和离隙大小合适，则谐波辐射可以得到显著抑制，而基波饱和长度不会增加太多。
2013-05-03 nucl-th physics.acc-ph
Efficient frequency doubler for the soft X-ray SASE FEL at the TESLA Test Facility
本文描述了一种用于SASE自由电子激光的有效倍频方案。它由一个调谐到第一谐波的波荡器、一个色散部分和一个调谐到第二谐波的锥形波荡器组成。第一级是常规的软X射线SASE自由电子激光。它的增益被控制在这样一种方式，即在出口处的电子束的最大能量调制是约等于本地的能量扩展，但仍然远离饱和。当电子聚束通过色散部分时，这种能量调制导致粒子的有效压缩。然后，聚束电子束进入锥形波荡器，在相干减速过程中产生强辐射。我们表明，倍频方案可以集成到SASE自由电子激光在TESLA测试设施在DESY，并将允许达到3 nm波长的GW级的输出峰值功率。这将把自由电子激光的工作范围扩大到所谓的水窗，并大大扩大专题信托基金自由电子激光用户设施的能力。
2003-07-18 physics.acc-ph physics.optics
Opportunities for Two-color Experiments at the SASE3 undulator line of the European XFEL
X射线自由电子激光（XFEL）已被证明可以产生短而强的辐射脉冲，从而允许广泛的新型实验。如果XFEL设备支持产生具有不同波长和可控延迟的两个X射线脉冲，则可能的实验范围甚至进一步扩大到包括X射线泵浦/X射线探测应用。在这项工作中，我们讨论了应用一种简单的和成本效益的方法产生双色脉冲在欧洲XFEL的SASE 3软X射线光束线的可能性。该技术是基于在基线波荡器中安装一个磁弯道，并可以在几个步骤中完成。我们讨论了这种升级的小量子系统（SQS）仪器的科学利益，与欧洲XFEL的高重复率，我们提供了从开始到结束的模拟辐射集中在样品上，证明了我们的概念的可行性。
2017-06-01 physics.acc-ph physics.ins-det
Corrugated structure insertion for extending the SASE bandwidth up to 3% at the European XFEL
X射线自由电子激光（XFEL）在飞秒纳米晶体结构中的应用涉及到对许多任意取向的小晶体的顺序照射。因此，宽的辐射带宽将是有用的，以便获得和索引用于确定晶体取向的更大数量的布拉格峰。考虑在汉堡的欧洲XFEL的基线配置，并基于束流动力学模拟，我们在这里证明，波纹结构的使用允许辐射带宽的相当大的增加。3%的带宽，几个微焦耳辐射脉冲能量，几个飞秒脉冲持续时间，和5.4 keV的光子能量的数据收集是可能的。对于这项研究，我们已经开发了一个分析模态表示的短程尾流函数的平面波纹结构的任意偏移的源和见证粒子。
2016-07-26 physics.acc-ph
ROSA: Reconstruction of Spectrogram Autocorrelation for Self-Amplified Spontaneous Emission Free-Electron Lasers
近年来，X射线自由电子激光（XFEL）被证明是空间相干准单色X射线超短脉冲辐射的无与伦比的光源。诊断XFEL的发射特性，特别是脉冲宽度，光谱和时间轮廓是非常重要的，以分析实验结果。在本文中，我们提出了一个成本效益的方法来检查这些性质的自放大自发发射（SASE）脉冲。它只需要一组测量的SASE光谱，并提供了SASE自由电子激光脉冲的整体平均Wigner分布的时间自相关。
2018-11-28 physics.acc-ph physics.optics
Circular polarization opportunities at the SASE3 undulator line of the European XFEL
XFEL提供具有前所未有的峰值亮度和超短持续时间的X射线脉冲。它们通常由平面波荡器驱动，这意味着输出辐射是线性偏振的。然而，对于许多实验应用来说，偏振控制是至关重要的：除了产生线偏振辐射的能力之外，人们通常需要产生具有高偏振度的圆偏振辐射的可能性。这可以通过使用XFEL波荡器的第一部分来产生聚束，然后通过将聚束传播通过“补燃器”-具有可调谐偏振的短波荡器来实现，其中仅发生有限的增益。在这种情况下，需要考虑的问题之一是在辐射器中获得的圆偏振辐射与在自由电子激光的第一部分中产生的线偏振背景的分离。在这篇文章中，我们回顾了几种方法，包括反向锥形技术。特别是，我们使用的成因自由电子激光代码来模拟一个案例研究有关SASE 3自由电子激光线在欧洲XFEL与最新的参数，我们确认，预计高度的圆偏振。此外，我们建议通过线偏振辐射的角度分离或在样品位置处强烈散焦来进一步提高逆锥形技术的有效性。在这种方式中，我们利用独特的灵活性，欧洲XFEL从电子束和光子束流光学方面。
2016-08-29 physics.acc-ph
Optical Klystron Enhancement to SASE X-ray FELs
从理论和模拟两方面研究了光学速调管对自放大自发发射（SASE）自由电子激光（FEL）的增强作用。与种子FEL相比，SASE FEL中的光学速调管增益对辐射和微聚束电子束之间的任何相位失配不敏感。在直线加速器相干光源（LCLS）的波荡器长断点处增加四个光学速调管，如果能将波荡器入口处的非相关能散控制在很小的水平，则FEL的性能将得到显著改善。此外，在LCLS波荡器长度内，在较短的X射线波长（约1.0 μ m）处的自由电子激光饱和成为可能。我们还讨论了光学速调管在紧凑型X射线自由电子激光设计中的应用，该设计采用相对低的电子束能量和短周期波荡器。
2006-04-05 physics.acc-ph
Proposal to generate 10 TW level femtosecond x-ray pulses from a baseline undulator in conventional SASE regime at the European XFEL
欧洲XFEL的输出特性已经研究假设在5 kA的峰值电流的操作点。在本文中，我们探讨的可能性，远远超过这样的标称峰值电流水平。为了说明欧洲XFEL加速器复合体的潜力，我们考虑一束0.25 nC的电荷，压缩到45 kA的峰值电流。在这样高的峰值电流下工作的优点是X射线输出峰值功率的增加，而无需对基线设计进行任何修改。基于开始到结束的模拟，我们证明，这样高的峰值电流，结合波荡器锥形，允许一个实现高达100倍的增加，在传统的SASE制度的峰值功率相比，标称模式的操作。特别是，我们发现，10 TW功率级，飞秒X射线脉冲可以产生在3 keV和5 keV之间的光子能量范围内，这是最佳的单生物分子成像。我们的模拟是基于开发的所有21个细胞预见的SASE 3波荡器光束线，并表明，可以实现衍射所需的分辨率与15毫焦耳（对应于约3e13光子）的脉冲约3 fs，在100 nm的情况下，在光子能量为3.5 keV的焦点。
2013-08-02 physics.acc-ph
CW Operation of the European XFEL: SC-Gun Injector Optimization, S2E Calculations and SASE Performance
本文介绍了用于欧洲XFEL连续波运行的超导电子枪注入器的优化结果、束流输运到波荡器的相应的从头到尾的模拟计算以及可实现光子能量的X射线强度的SASE计算。对于具有超导枪的注入器的优化主要针对已经实验示出的40 MV/m的加速梯度进行。选择不同的工作点相对于横向发射度和聚束长度，看看是否较低的横向发射度的较长的聚束生存的必要的更强的聚束压缩，以实现可比的峰值电流在波动器。此外，结果可能进一步改善枪梯度为50 MV/m和修改后的横向激光分布（截断高斯）。S2 E计算考虑了所有相关的集体效应，包括对所谓的微聚束不稳定性的影响的彻底处理。为此目的，跟踪与真实数量的粒子，在空间和时间的分辨率足够精细，计算不稳定增长模型。
2021-11-02 physics.acc-ph
Beam based undulator trajectory alignment at European XFEL
Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY（德国电子同步加速器中心）；European XFEL GmbH（欧洲自由电子激光有限公司）
欧洲 XFEL 研究波荡器轨迹对准直线问题，采用基于电子束和光子束的方法并结合基于性能的逐步优化，确保约 250 米长波荡器系统大部分长度轨迹成直线，利于高保真 SASE 及非标准运行模式。
2026-07-14 physics.acc-ph
Superradiant Undulator Radiation for Selective THz Control Experiments at XFELs
产生频率可调谐的、窄带宽的和载波包络相位稳定的太赫兹脉冲，其场在MV/cm范围内，可以适当地定时到来自自由电子激光器的飞秒X射线脉冲，这是最高的科学兴趣。它将使以下的电子和结构动力学刺激的（非）线性选择性激发的物质在几个飞秒时间和longngstrom长度尺度。在这篇文章中，一个计划的基础上产生的超辐射波荡器辐射后，XFEL。该概念利用尖端的超导波荡器技术，并提供频率范围在3至30 THz之间的THz脉冲，具有出色的THz脉冲能量。并以欧洲XFEL为例，逐点讨论了实现和运行的有关问题。
2019-04-12 physics.acc-ph
SASE FEL with energy-chirped electron beam and its application for generation of attosecond pulses
用一维模型研究了电子束线性能量啁啾对SASE自由电子激光运转的影响。在小能量啁啾和大能量啁啾的限制下，得到了高增益线性区SASE自由电子激光器的格林函数和输出功率的显式表达式。数值计算了饱和长度和功率-能量啁啾参数。结果表明，线性能量啁啾对自由电子激光增益的影响等效于线性波荡器的衰减（或能量沿波荡器的线性变化）。这一事实的结果是，借助于与能量啁啾参数的值无关地逐渐变细的波荡器，可以完美地补偿由能量啁啾引起的FEL增益退化。提出了利用这种效应从硬X射线自由电子激光产生阿秒脉冲的一种方法。在主波荡器前的短波荡器中，利用几个周期的激光脉冲对电子束团的一小段进行强能量调制。该切片内的增益退化由适当的波荡器锥度补偿，而束的其余部分受到该锥度的影响而不产生激光。三维模拟预测，短（200阿秒）的高功率（高达100 GW）脉冲可以产生在Angstroem波长范围内具有高度的对比度。讨论了将脉冲宽度减小到亚100阿秒尺度的可能性。
2006-04-20 physics.acc-ph
Scheme for simultaneous generation of three-color ten GW-level X-ray pulses from baseline XFEL undulator and multi-user distribution system for XFEL laboratory
目前的XFEL项目的基线设计只考虑从每个基线波荡器产生固定波长的单光子束。不同的是，本文所述的方案考虑了同时产生三个不同波长的高强度SASE自由电子激光辐射。我们提出了我们的方案的可行性研究，我们与欧洲XFEL的基线SASE 2线的参数在0.05 nm，0.15 nm和0.4 nm的同时工作模式的范例。我们的技术产生的两种颜色在0.05 nm和0.15 nm的基本上是基于一个“新鲜束”技术。为了产生0.4 nm的辐射，我们建议使用“加力燃烧室”技术。这些技术的实施不会干扰SASE 2波荡器的基线操作模式。本文还描述了一种有效的方式来获得多用户设施。它示出，虽然从一个给定的波荡器的XFEL光子束是为了一个单一的用户，可移动的多层X射线反射镜可以用来同时服务于许多用户。所提出的光子束分配系统将允许在许多实验之间快速切换自由电子激光束，以便有效地利用源。光子的分布是基于脉冲串实现的，并且可以在许多独立的光束线之间分布光子束，从而使许多用户能够以不同的波长并行工作。
2010-01-20 physics.acc-ph
Grating monochromator for soft X-ray self-seeding the European XFEL
自播种是一种很有前途的方法，显着缩小SASE带宽的XFEL产生近变换限制的脉冲。这种方法在软X射线波长范围内的实施必然涉及光栅作为色散元件。我们研究了一个非常紧凑的自播种计划与光栅单色器最初设计的SLAC，它可以直接安装在SASE 3型波荡器光束线在欧洲XFEL。单色器的设计是基于一个环形VLS光栅工作在一个固定的入射角安装没有入口狭缝。它的光谱范围从300 eV到1000 eV。光学系统的研究使用波动光学方法（与光线追迹比较），以评估性能的自播种计划。我们的波动光学分析考虑到实际光束波前的辐射从相干自由电子激光源，三阶像差，并从每个光学元件的错误。波动光学是设计无出射狭缝的自注入单色器的唯一方法。我们表明，没有出口狭缝，自播种计划的区别是非常需要的实验简单，实际上可以提供相同的分辨率（约7000）与出口狭缝。波动光学也自然适用于计算自注入方案的效率，其中包括单色透过率和种子束与电子束之间的失配的影响。模拟结果表明，自由电子激光功率达到1TW，TW脉冲的谱密度比饱和SASE脉冲的谱密度高两个数量级。
2013-03-06 physics.acc-ph physics.optics
Scheme for generation of fully-coherent, TW power level hard X-ray pulses from baseline undulators at the European X-ray FEL
提高X射线自由电子激光（XFEL）输出功率的最有希望的方法是使波荡器的磁场逐渐变细。此外，通过从单色种子而不是从噪声开始FEL过程，可以实现功率的显著增加。本报告建议利用级联自播种计划与尾单色器在可调间隙基线波荡器在欧洲XFEL创建一个源能够提供前所未有的特性在硬X射线波长的相干辐射。与SASE X射线自由电子激光参数相比，新光源的辐射具有三个真正独特的方面：完全的纵向和横向相干性，峰值亮度比LCLS目前可用的高三个数量级。此外，新的源将产生硬X射线束在非常峰值（TW）和平均（kW）的功率水平。因此，所提出的源可以彻底改变单生物分子成像，非弹性散射和核共振散射等领域。尾流单色器的自播种方案是非常紧凑的，并且几乎不需要成本和时间来实现。本文中提出的升级可以在欧洲XFEL的调试阶段进行，从运行一开始就开辟了广泛的新应用范围。我们目前的可行性研究和欧洲XFEL的SASE 2线的examplifications。
2010-07-16 physics.acc-ph physics.optics
Scheme for generating and transporting THz radiation to the X-ray experimental hall at the European XFEL
介绍了一种用于欧洲XFEL的THz边缘辐射源的设计。我们认为太赫兹辐射的产生从下游的SASE 2波荡器的电子束转储区域的电子束用过的电子束。这样，THz输出必须通过光子束隧道传播至少250米到实验大厅，以到达SASE 2 X射线箱。我们建议使用一个开放的光束波导，如虹膜引导作为传输线。为了有效地将辐射耦合到虹膜传输线中，可以直接在虹膜引导件内执行THz辐射脉冲的生成。将THz辐射传输到SASE 2 X射线箱的线路引入了约20 m的路径延迟。由于太赫兹泵浦/X射线探测实验应启用，我们建议利用欧洲XFEL基线多聚束操作模式，与222 ns的电子聚束分离，以应付太赫兹和X射线脉冲之间的延迟。我们提出了从开始到结束的模拟1 nC聚束操作参数，优化太赫兹泵浦/X射线探测实验。进行了太赫兹和SASE X射线辐射脉冲的详细表征。高度聚焦的THz光束将接近1 V/原子尺寸的高场极限。
2011-12-15 physics.acc-ph
A simple method for timing an XFEL source to high-power lasers
提出了一种用于时间分辨泵浦探测实验的技术，用于将X射线自由电子激光（XFEL）定时到具有飞秒精度的高功率常规激光。我们的方法利用相同的电子束产生的XFEL脉冲和超短光脉冲的帮助下，下游的X射线波荡器的光辐射器。由于这两个脉冲是由同一个电子束团产生的，所以它们是完全同步的。互相关技术的应用将允许确定光脉冲（以及因此XFEL脉冲）和来自具有飞秒分辨率的外部泵浦激光器的脉冲之间的相对抖动。建议的定时方案的技术实现使用的光学复制合成器（ORS）安装后，最后一束压缩阶段的XFEL。在ORS装置中，电子聚束由外部光学激光器调制。随后，它穿过主波荡器，并产生XFEL脉冲。最后，一个强大的相干边缘辐射的光脉冲产生的聚束通过一个长的直线段和分离磁铁的下游的主波荡器。我们的研究表明，在适度（约10%）的密度调制的电子束在光辐射器的位置允许生产高功率的X射线和光脉冲。这些脉冲的相对同步是通过使用相同的机械支持的X射线和光学元件传输辐射到实验区域，在那里的单次发射的光脉冲和泵浦激光脉冲之间的互相关被执行。我们说明了建议的定时技术的潜力与数值例子，参考欧洲XFEL设施。
2007-12-20 physics.acc-ph physics.optics
An x-ray regenerative amplifier free-electron laser with a step-tapered-undulator
University of Maryland（马里兰大学）；NoVa Physical Science and Simulations（诺瓦物理科学与模拟研究所）；MESA+ Institute, University of Twente（特温特大学MESA+研究所）；Department of Electrical Engineering, University of Maryland（马里兰大学电气工程系）
本文提出了一种基于阶梯形波荡器的X射线自由电子激光器，通过对比均匀和阶梯形波荡器的性能，实现了更稳定的硬X射线光源。
2026-02-16 physics.acc-ph
A simple method for controlling the line width of SASE X-ray FELs
本文介绍了一种新的单束团自注入方案，用于从基线XFEL波荡器产生高度单色的X射线。以前的方案利用布拉格几何中的四晶体固定出口单色器。在这样的单色器中，X射线脉冲获得厘米长的路径延迟，这必须被补偿。对于单束团自播种方案，这需要长的电子束旁路，这意味着基线波荡器配置的修改。为了避免这个问题，最近提出了一种基于特殊的光注入器设置的双束团自播种方案。在方差，在这里，我们提出了一种新的时域单色化的方法，利用一个单晶的传输方向，从而避免了额外的路径延迟的X射线脉冲的问题。该方法可以使用时间窗口技术来实现，仅需要用于电子聚束的磁延迟。所提出的设置非常简单，仅由两个简单的元件组成。它们是水晶和短磁弯道，它自己完成三项任务。它为晶体安装创建偏移，它去除在第一波荡器中产生的电子微聚束，并且它充当用于时间窗口的延迟线。使用安装在基线波荡器中的短磁弯道内的单晶，可以将辐射的带宽降低到远超过XFEL设计的10 E-5。磁弯道的安装不会扰动波荡器聚焦系统，并且不会干扰基线操作模式。我们目前的可行性研究和欧洲XFEL的SASE 2线的范例。
2010-04-23 physics.acc-ph
Design formulas for short-wavelength FELs
本文给出了真空紫外和X射线SASE自由电子激光器优化的简单公式。自由电子激光器的增益长度和最佳β函数的明确表示的电子束和波荡器的参数。自由电子激光的饱和长度估计考虑到量子扩散的波荡器。给出了FEL优化的实例。提出了工作在康普顿波长的SASE自由电子激光器的参数。
2004-01-27 physics.acc-ph
Circular polarization control for the European XFEL in the soft X-ray regime
产生高圆偏振X射线辐射的可能性，特别是在软X射线区域，是XFEL的重要资产。然而，欧洲XFEL的基线，包括软X射线SASE 3线，预见平面波荡器。在SASE 3实施偏振控制的最低风险策略包括在平面波荡器的末端添加一个APPLE II型波荡器，以利用基线自由电子激光的微聚束。5米长的APPLE II波荡器是同步加速器的标准设备。然而，选择短螺旋辐射器导致背景抑制的问题。我们建议的驱动思想是，背景辐射可以通过空间滤波来抑制。狭缝可以插入APPLE II辐射器的后面，其中线性偏振辐射光斑尺寸比螺旋辐射器的辐射光斑尺寸大约30倍。SASE 3波荡器的最后7个单元留有开放间隙，以便为电子束和辐射提供总共42 m的漂移部分。线偏振辐射光斑尺寸沿漂移方向增大，线偏振背景辐射被狭缝抑制。同时，保持了微束团结构。在螺旋辐射器中发射100GW级相干辐射。过滤装置由一对用于X射线束过滤的水冷狭缝和一个5米长的磁性弯道组成，在螺旋辐射器后面立即产生狭缝安装的偏移。电子和X射线在狭缝之前被弯道分离，并且电子束可以无扰动地通过过滤装置。从开始到结束的模拟的基础上，我们提出了从SASE 3波荡器入口到辐射器出口的计算，包括调制电子束传输的FODO聚焦系统在低电荷（20 pC）的操作模式。
2011-06-09 physics.acc-ph
Transverse Gradient Undulator in a Storage Ring X-ray Free Electron Laser Oscillator
现代电子储存环通过自发同步辐射产生明亮的X射线，这对各种科学应用都很有用。X射线自由电子激光振荡器（XFELO）具有放大该输出的潜力，无论是在峰值功率还是光子相干性方面。然而，即使是目前的第四代储存环（4GSR）也缺乏必要的电子束亮度来驱动XFELO，这是由于其电子能量扩散。横向梯度波荡器（TGU）可以克服这个问题，从而提供了一个实用的手段耦合到XFELO的4GSR。在这项研究中，我们首先检查TGU相互作用的理论基础，推导出三维TGU增益公式在低增益近似。然后，我们进行优化研究的增益公式，以确定最佳的光束和机器参数。最后，我们构建了一个假设的存储环TGU-XFELO的基础上接近最佳的参数和报告，其预计的性能，使用多级数值模拟。我们还讨论了潜在的实施挑战与环自由电子激光耦合。
2023-02-14 physics.acc-ph physics.app-ph physics.comp-ph
Multi-color XFEL pulses with variable color separation and time delay for multi-frame diffraction imaging
Hunan University（湖南大学）；Shanghai Advanced Research Institute, Chinese Academy of Sciences（中国科学院上海高等研究院）；Shanghai Institute of Applied Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院上海应用物理研究所）；University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）；Zhangjiang Laboratory（张江实验室）；Peking University（北京大学）
提出利用同一电子束产生四色XFEL脉冲的方法，通过光学速调管和磁压缩器调节波长间隔与时间延迟，实现单次曝光多帧衍射成像。
2026-03-22 physics.acc-ph physics.optics
Theoretical computation of the polarization characteristics of an X-ray Free-Electron Laser with planar undulator
我们表明，辐射脉冲从X射线自由电子激光（XFEL）与平面波荡器，这主要是在水平方向上偏振，表现出抑制的功率的垂直偏振分量至少由一个因素$λ_w^2/(4 πL_g)^2$，其中$λ_w$是波荡器周期的长度和$L_g$是自由电子激光场增益长度。我们说明了这一事实，通过检查XFEL操作下的稳态假设。在我们的计算中，我们只考虑了共振项：事实上，非共振项被一个因子$λ_w^3/(4 πL_g)^3$抑制，可以忽略不计。虽然找到一个情况下，使定量分析和实验结果之间的比较可能不是直截了当的，在XFEL的垂直极化率的抑制的定性方面应该很容易观察。我们注意到，我们的确切结果可能是有用的新一代自由电子激光代码的开发人员交叉检查他们的结果。
2015-02-16 physics.acc-ph
Flexible multi-bunch-length operation for continuous-wave x-ray free-electron lasers
本文提出在束团压缩器中采用偶极子-冲击器组合，实现连续波XFEL设施中逐束团灵活调节电子束团长度，并通过上海高重频XFEL参数的端到端模拟验证了其在不同波荡器线路上同时支持自放大自发辐射与外种子型FEL运行的可行性。
2024-04-30 physics.acc-ph
Possible operation of the European XFEL with ultra-low emittance beams
最近的成功激光的直线加速器相干光源（LCLS）在硬X射线制度和实验演示的可能性，以产生低电荷束与超小的归一化发射度导致的讨论乐观的情况下操作的欧洲XFEL。在本文中，我们考虑新的选择，利用低发射度的光束，相对较高的光束能量，可调间隙波动器，和多聚束的能力，这个设施。我们研究了在SASE模式下，在设计的光子能量范围为20-90 keV的自发辐射器（结合其中两个，U1和U2，在一个光束线）的操作的可能性，并表明，它成为可能与超低发射率的电子束类似的LCLS中产生的。作为一个额外的有吸引力的选择，我们认为强大的软X射线和真空紫外辐射的产生由相同的电子束泵探测实验，利用最近发明的紧凑的加力方案。我们还提出了一个电子感应加速器切换器作为一个简单的，廉价的，和强大的解决方案，SASE 1和SASE 2波荡器的多色操作，允许产生2至5个不同的独立颜色的X射线光束从每个这些波荡器同时多用户操作。我们描述了一个计划的泵浦探测实验，基于生产的两个不同的颜色由两个紧密间隔的电子束（产生在光电注入器）的帮助下，一个非常快的电子感应加速器开关。最后，我们将讨论如何没有重大修改的布局，欧洲XFEL可以成为一个独特的设施，不断覆盖强大的，相干辐射的一部分，从远红外线的电磁波谱的伽马射线。
2010-01-21 physics.acc-ph
Scheme for femtosecond-resolution pump-probe experiments at XFELs with two-color ten GW-level X-ray pulses
本文介绍了一种计划，可以在LCLS和欧洲XFEL进行泵浦探测实验，并确定需要什么额外的硬件开发，使这些实验的成果。建议从相同的电子聚束中获得泵浦脉冲和探测脉冲，但是从可调间隙基线波荡器的不同部分获得。这消除了对同步的需要并消除了抖动问题。该方法具有进一步的优点，使得在高峰值功率和高重复率下可获得宽的频率范围。所提出的方案的一个重要特点是，硬件要求是最小的。我们的技术本质上是基于“新鲜”束技术。对于其实现，用短磁延迟线（即弱磁弯道）代替单个波荡器模块就足够了，其在放大的线性级中相对于SASE脉冲将电子聚束延迟聚束长度的一半。此安装不会干扰基线操作模式。我们提出了一个可行性研究，我们与欧洲XFEL的SASE 2线的参数进行了例证。
2010-01-20 physics.acc-ph
Fully Coherent X-ray Pulses from a Regenerative Amplifier Free Electron Laser
提出并分析了一种新型再生放大自由电子激光（FEL）产生全相干X射线脉冲的方法。该方法利用窄带宽布拉格晶体形成围绕相对短的波荡器的X射线反馈回路。来自聚束训练中的领先电子聚束的自放大自发发射（SASE）被布拉格反射器光谱过滤，并被带回波荡器的开始，以与聚束训练中的后续聚束重复地相互作用。自由电子激光与这些短束团的相互作用不仅放大了辐射强度，而且还拓宽了其光谱，允许在晶体带宽之外有效地传输X射线。这些X射线脉冲的光谱亮度比单程SASE自由电子激光的光谱亮度高出两到三个数量级。
2006-02-12 physics.acc-ph physics.optics
Self-seeding scheme for the soft X-ray line at the European XFEL
本文讨论了提高欧洲自由电子激光器在软X射线领域能力的潜力。高纵向一致性将是这种性能升级的关键。为了达到这一目标，我们研究了一个非常紧凑的软X射线自播种计划最初设计在SLAC [1，2]。该方案基于光栅单色器，可以直接安装在欧洲XFEL的SASE 3波荡器光束线上。对于欧洲XFEL完全相干软X射线脉冲是特别有价值的，因为他们自然支持提取更多的自由电子激光功率比在饱和状态下，通过利用可调间隙SASE 3波荡器的锥形。锥形化包括波荡器间隙从段到段的逐步改变。基于开始到结束的模拟，我们表明，软X射线自由电子激光功率达到约800吉瓦，这是约一个数量级高于SASE水平在饱和（100吉瓦）。在这项工作中研究的自播种设置是非常紧凑的（约5米长），成本效益。这最后一个特点可以证明，从运行阶段的一开始，它就被认为是欧洲XFEL能力的一个可能的补充。[1]Y. Feng，J. Hastings，P. Heimann，M. Rowen，J. Krzywinski和J. Wu，“软X射线自注入LCLS-II的X射线光学”，2010年自由电子激光会议论文集，瑞典马尔默，（2010年）。[2]Y. Feng，P. Heimann，J. Wu，J. Krzywinski，M. Rowen和J. Hastings，“用于LCLS-I软X射线自籽晶的紧凑光栅单色器设计”，https：//slacportal.slac…
2012-02-23 physics.acc-ph
Scheme to increase the output average spectral flux of the European XFEL at $14.4$ keV
像非弹性X射线散射（IXS）和核共振散射（NRS）这样的技术目前受到X射线源处可用光子通量的限制。在$14.4$ keV处，第三代同步辐射源在meV带宽中每秒产生最大$10^{10}$光子。在这项工作中，我们讨论了利用高重复率的自种子脉冲在欧洲XFEL的流量增加了一千倍的可能性。在这里，我们报告的SASE 2光束线在欧洲XFEL的优化配置的可行性研究，结合自播种和波荡器锥形技术，以增加在$14.4$千电子伏的平均光谱通量。特别地，我们建议在$7.2$ keV下进行单色化，并在输出波荡器的第一部分中放大种子。放大过程可以在饱和之前的位置停止，在该位置处，电子束在相干辐射的第二谐波处得到相当大的聚束。输出波荡器的第二部分随后被调谐到二次谐波频率，即在$14.4$ keV，并用于在该能量下获得饱和。可以通过使输出波荡器的最后部分逐渐变细来进一步延长光子与电子束之间的能量交换。我们进行了从开始到结束的模拟和证明，自播种，结合波荡器锥形，允许一个实现超过一百倍的平均光谱通量增加相比，标称SASE制度在饱和，导致最大通量的顺序$10^{13}$光子每秒在兆电子伏带宽。
2015-08-18 physics.acc-ph
An analysis on optimization of undulator in self-seeding free electron laser
对自注入自由电子激光（FEL）中波荡器的最佳长度进行了简单分析。所得到的关系显示了波荡器长度和系统参数之间的相关性。在第二部分波荡器中播种所需的功率和单色化播种的总效率取决于第一部分波荡器的长度;播种功率的大小支配第二部分波荡器的长度;自注入自由电子激光中波荡器的总长度取决于获得相干种子的总效率，约为SASE的一半，不包括分散部分。分析了分散段强度的要求。
2013-10-10 physics.acc-ph
Terawatt-scale sub-10-fs laser technology - key to generation of GW-level attosecond pulses in X-ray free electron laser
提出了一种利用X射线SASE自由电子激光与飞秒激光系统相结合产生阿秒X射线脉冲的技术。一个几个周期的光脉冲从钛：蓝宝石激光器与电子束在两个周期的波荡器谐振到800 nm波长的相互作用，并产生能量调制内的一片电子束。在能量调制器之后，电子束进入X射线波荡器并产生SASE辐射。由于能量调制，频率与SASE辐射脉冲的几个周期驱动切片内的纵向位置相关。最大的频率偏移对应于在时域中的单尖峰脉冲，其被限制在中心峰值电子能量附近的一个半振荡周期。通过在X射线波荡器之后使用晶体单色器来实现单尖峰脉冲的选择。我们的研究表明，所提出的技术是能够产生300阿秒长的单脉冲与GW级的输出功率在0.1 nm的波长范围内，并适用于欧洲X射线激光计划XFEL和直线加速器相干光源在SLAC。
2004-01-27 physics.acc-ph
Three-Dimensional, Time-Dependent Simulation of Free-Electron Lasers with Planar, Helical, and Elliptical Undulators
自由电子激光（FEL）的波长范围从长波长振荡器到硬X射线的分波引导，或者是种子或者是从噪声（SASE）开始。此外，目前正在研究产生从线性到椭圆形到圆偏振的输出辐射的不同偏振的自由电子激光。在本文中，我们开发了一个三维的，与时间相关的配方，是能够模拟这种大量的各种自由电子激光配置，包括不同的偏振。我们采用光场的模式展开，即，一个高斯展开与可变偏振的自由空间传播。该公式使用完整的牛顿-洛伦兹力方程来跟踪穿过光场和静磁场的粒子。结果，实现了用于不同波荡器配置的任意三维表示，包括平面、螺旋和椭圆波荡器。特别是，我们提出了一个分析模型的APPLE-II波荡器治疗任意椭圆偏振。为了模拟振荡器的配置，并允许波荡器外的光场的传播，并与光学元件相互作用，我们链接的自由电子激光模拟与光传播代码OPC。我们提出了模拟使用APPLE-II波荡器模型产生椭圆偏振输出辐射，并提出了一个详细的比较与最近的实验使用锥形波荡器配置在直线加速器相干光源。验证的非线性形成也示出了在ENEA弗拉斯卡蒂，种子锥形放大器实验在布鲁克海文国家实验室，和10千瓦的升级振荡器实验在托马斯杰斐逊国家加速器设施的实验结果比较，在ESASE自由电子激光实验。
2016-11-05 physics.acc-ph
Start-to-End Simulations of SASE FEL at the TESLA Test Facility, Phase 1
TESLA试验设施（TTF）的真空紫外（VUV）自由电子激光（FEL）第一阶段最近完成了运行。成功地证明了SASE自由电子激光在80-120 nm波长范围内的饱和。我们提出了一个后验开始到结束的数值模拟这种自由电子激光。这些模拟是基于程序Astra和优雅的电子分布的产生和传输。用CSRtrack程序对磁聚束压缩器中复杂的束流动力学进行了独立的模拟。用FAST程序模拟了SASE自由电子激光过程。从我们详细的模拟和波荡器入口处的相空间分布，我们发现，自由电子激光驱动只有一小部分（切片）的电子束。这个“激光片”位于束的头部，并且具有大约3 kA的峰值电流。在这一片内的强能量啁啾（由于压缩后的空间电荷场）对自由电子激光操作有显着的影响。研究表明，辐射脉冲宽度约为40 fs（FWHM），峰值功率约为1.5 GW。模拟的自由电子激光特性与各种实验数据进行了比较，发现是非常一致的。
2003-12-11 physics.acc-ph physics.optics
Use of Coherent Transition Radiation to Set Up the APS RF Thermionic Gun to Produce High-Brightness Beams for SASE FEL Experiments
我们描述了使用先进的光子源（APS）的射频电子枪，α磁铁束线，和直线加速器产生一个稳定的高亮度束超过100安培的峰值电流与归一化发射度为10 π毫米-毫拉德。为了获得大于100安培的峰值电流，射频电子枪系统必须被调谐以产生350 fs量级的FWHM聚束长度。束的长度短测量使用相干跃迁辐射（CTR）时产生的射频枪束，加速到40兆电子伏，撞击金属箔。使用附接到迈克耳孙干涉仪的一个臂的Golay检测器来检测CTR。调整α磁体电流和枪射频相位，以便最大化Golay检测器处的CTR信号，其对应于最小聚束长度。干涉仪用于测量CTR辐射的自相关。最小相位近似被用来从自相关导出聚束轮廓。高亮度光束被加速到217 MeV，并用于在安装在低能波荡器测试线（LEUTL）实验大厅的五个APS波荡器中产生SASE。初始光学测量显示在530 nm处的增益长度为1.3 m。* 支持的工作U。S.能源部，基础能源科学办公室，合同号W-31-109-ENG-38。
2000-08-17 physics.acc-ph
Cascade self-seeding scheme with wake monochromator for narrow-bandwidth X-ray FELs
到目前为止，已经提出了三种不同的方法来从基线XFEL波荡器产生高度单色的X射线：（i）具有布拉格反射几何中的四晶体单色器的单束团自播种方案;（ii）具有布拉格反射几何中的四晶体单色器的双束团自播种方案;（iii）具有尾流单色器的单束团自播种方案。最后一种方案的X射线光学设计的独特元素是使用布拉格透射几何中的单晶的X射线的单色化。这种方法的一个很大的优点是单色器不引入X射线的路径延迟。这一事实消除了需要一个长的电子束旁路，或创建两个精确分离的，相同的电子聚束，在其他两个自播种计划所需的。在其最简单的配置中，自籽晶XFEL由单色器分隔的输入波荡器和输出波荡器组成。在某些实验情况下，这种最简单的双波荡器配置不是最佳的。显而易见的和技术上可能的扩展是使用三个或更多个由单色器分开的波荡器的设置。这种放大-单色化级联方案在性能上的区别在于晶体的热负荷小和输出辐射的光谱纯度高。本文介绍了这种叶栅自引射方案。我们目前的可行性研究和欧洲XFEL的SASE 2线的范例。
2010-06-10 physics.acc-ph
The BINP HLS to measurement vertical changes on PAL-XFEL building and ground
PAL-XFEL是第四代光源，目前正在安装，将于2015年12月完成，以便从2016年开始为用户提供支持。PAL-XFEL设备应连续保持束团到束团的束流参数（60 Hz，能量10 GeV，电荷200 pC，束团长度60 fs，发射度X/Y 0.481 mm/0.256 mm rad），以便在束线用户的测试中提供稳定光子的能量、通量和定时。为此，PAL-XFEL设备必须保持精确对准（直线加速器+/-100 um，波动器+/-50 um）。作为安装PAL-XFEL过程的一部分，正在建造一个使用GPS的地面大地测量网络，以进行精确的设备测量和校准，并准备在建筑物内安装隧道测量网络;此外，正在进行主要设备的基准化。PAL-XFEL设备优化对准后，如果地面和建筑物在运行过程中发生垂直变化，包括各种磁体和RF结构在内的设备的不对准（和倾斜）将导致电子束轨迹的误差，从而导致束流参数的变化。为了连续和系统地测量建筑物的垂直变化，并监测地面沉降和抬升，将在PAL-XFEL的所有部分安装和运行Budker核物理研究所（BINP）超声波型静压调平系统（HLS），用于直线加速器、插入装置（波动器）和束线。本研究将介绍合肥光源的工作原理、设计概念和优点（自校准），并概述其安装计划和运行计划。
2016-06-16 physics.acc-ph
Optimization of a high efficiency FEL amplifier
提高自由电子激光放大器效率的问题现在具有很大的实际意义。波荡器在饱和后逐渐变细的技术已在现有的X射线自由电子激光LCLS和SACLA中使用，并计划在欧洲XFEL、瑞士FEL和PAL XFEL中使用。此外，还讨论了高峰值和平均功率自由电子激光器在科学和工业应用方面的前景。在本文中，我们进行了详细的分析高功率种子自由电子激光放大器的锥形策略。相似技术的应用使我们能够推导出波荡器锥化的普遍规律。
2014-10-22 physics.acc-ph
Modulated Electron Bunch with Amplitude Front Tilt in an Undulator
在以前的论文中，我们讨论了微聚束电子束的物理踢的校正磁铁的偶极场通过描述相干波荡器辐射踢后的运动学。我们证明了光的像差效应为理解偶极磁体引起的相干波荡器辐射偏转等现象提供了基础。我们说明了这一事实，通过检查下的稳态假设，这是一个谐波时间依赖性的操作的XFEL。我们认为，在这种特殊情况下，微聚束前倾角没有客观意义;换句话说，没有实验可以区分电子束是否具有微聚束前倾角。在本文中，我们扩展我们的考虑与有限的电子束持续时间，或SASE模式的操作与时间相关的现象。我们把我们的注意力集中在时空扭曲的X射线脉冲。时空耦合自然地出现在相干波荡器辐射背后的反冲，因为偏转过程涉及到一个倾斜的聚束轮廓的介绍。聚束轮廓的这种倾斜导致辐射脉冲前倾斜，其等效于输出辐射的角色散。我们注意到，我们的确切结果可能是有用的新一代XFEL代码的开发人员交叉检查他们的结果。
2022-02-16 physics.acc-ph
Feasibility study of a hard x-ray FEL oscillator at 3 to 4 GeV based on harmonic lasing and transverse gradient undulator
研究基于3-4 GeV储存环的硬X射线FEL振荡器可行性，通过改进小信号低增益公式并结合谐波激射与多参数优化，证明在3 GeV下经局部耦合校正后可行。
2023-10-23 physics.acc-ph
Proposal for a scheme to generate 10 TW-level femtosecond x-ray pulses for imaging single protein molecules at the European XFEL
使用XFEL辐射的单生物分子成像是一种新兴的蛋白质结构测定方法，该方法使用近原子分辨率的“破坏前衍射”方法。这种生物成像实验的关键参数是光子能量范围、峰值功率、脉冲持续时间和横向相干性。最大的衍射信号是在支持给定分辨率的最长波长处实现的，该分辨率应优于0.3 nm。我们提出了一种配置，它结合了自播种和波荡器锥形技术与发射扰流器的方法，以增加XFEL输出峰值功率和缩短脉冲持续时间的水平足以进行生物成像的单蛋白质分子在最佳光子能量范围内，即约4千电子伏。LCLS的实验证实了这三种新技术的可行性。基于开始到结束的模拟，我们证明了自播种，结合波荡器锥形，允许一个实现高达100倍的峰值功率增加。在最后一个束团压缩器中增加了一个开槽箔，用于控制X射线脉冲持续时间。模拟表明，可以实现衍射所需的分辨率与50毫焦耳（对应于1e14光子）每10 fs脉冲在3.5 keV的光子能量在100 nm的焦点。这一结果举例说明使用光系统I膜蛋白作为案例研究。
2013-06-04 physics.acc-ph
Ultra-compact attosecond X-ray free-electron lasers utilizing unique beams from plasma-based acceleration and an optical undulator
基于加速器的X射线自由电子激光（XFEL）是21世纪革命性发现工具的最新成员。XFEL的两个主要组成部分是加速器产生的电子束和磁波荡器，它们往往是更大规模的长和昂贵的。在这里，我们提出了一个超紧凑的计划，以产生10秒的阿秒X射线脉冲与几个GW的峰值功率利用一个新的方面的自由电子激光不稳定性使用高度啁啾，预聚束和超亮电子束从基于等离子体的加速器与光学波荡器相互作用。电子从高啁啾和预聚束的组合中的自选择导致阿秒X射线脉冲的稳定产生。此外，通过调整电子束的能量分布，可以产生具有亚飞秒间隔的双色阿秒脉冲，使得多个FEL共振发生在束内的不同位置处。这种可调谐的相干阿秒X射线源可能会开辟一个新的阿秒科学领域，使X射线阿秒泵浦/探测技术成为可能。
2023-02-17 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Multi-beam-energy control unit based on triple bend achromats
本文提出一种基于四个三弯消色散结构的新型电子束延迟系统，用于连续波X射线自由电子激光的多束能量运行，端到端模拟证明其在宽能量调节范围下能实现更优的电子束品质。
2025-01-31 physics.acc-ph
SASE X-ray Free-Electron Laser driven by Resonant Multi-Pulse Ionization acceleration scheme
本文研究共振多脉冲电离加速方案驱动的自由电子激光，通过匹配聚焦传输电子束，并利用高性能计算模拟证明可获得约10^{10}个0.15 nm波长的X射线光子。
2025-09-20 physics.acc-ph
Extension of self-seeding scheme with single crystal monochromator to lower energy < 5 keV as a way to generate multi-TW scale pulses at the European XFEL
我们提出了一个使用的自播种计划与单晶单色器，以产生高功率，完全相干脉冲的应用程序在一个专用的生物成像光束线在欧洲X射线自由电子激光在3.5 keV和5 keV之间的光子能量范围。利用厚度为0.1 mm的金刚石晶体中的C（111）布拉格反射（π偏振），通过对SASE 3型波荡器的40个单元进行锥形化，FEL功率在整个光子能量范围内可达2 TW。本设计假设使用标称电子束能量为17.5 GeV、电荷为0.1 nC的标称电子聚束。在这项工作中提出的方案的主要应用是单个蛋白质分子的Single Shot成像。
2012-07-09 physics.acc-ph
The Free Electron Laser Klystron Amplifier Concept
提出了一种最简单的高增益自由电子激光（FEL）放大器概念。速调管放大器具有有用的特性，即各种电子过程发生在放大器的单独部分中，而不是像具有均匀波荡器的FEL放大器那样重叠。速调管由两个基本部分组成：2-3级联（调制器）和输出波荡器（辐射器），其中调制的电子束相干辐射。每个叶栅由均匀波荡器和色散段组成。不像分布式光学速调管，我们有一个高增益每级联通过。这有几个后果。第一，速调管增益不依赖于注入器直线加速器中的聚束压缩，即在高峰值束电流下的每级联通道的最大增益与在低峰值束电流下的相同，而没有压缩。传统的短波长自由电子激光放大器和分布式光学速调管需要几kA的电子束峰值电流。其次，对级联波荡器和色散部分的对准没有要求，因为在我们的（高增益）情况下，不需要辐射相位匹配。在某些应用中，如XFEL，高增益速调管FEL放大器的独特性能是非常理想的。这种方案允许减小磁系统的总长度。在本文中，我们还讨论了建议的SASE自由电子激光方案的频率倍增器，飞秒实验，和多用户软X射线设备的实施。
2003-08-14 physics.acc-ph physics.optics
Studies of a Terawatt X-Ray Free-Electron Laser
已经讨论了利用新型超导螺旋波荡器构造太瓦（TW）X射线自由电子激光（FEL）的可能性[5]。在本文中，我们考虑了在1.5 μ m自由电子激光器中实现超过1 TW功率的必要条件，使用MINERVA模拟代码[7]进行模拟。稳态模拟已经进行了使用各种波荡器和聚焦配置。特别是，使用FODO晶格的强聚焦与螺旋波荡器中固有的自然弱聚焦进行了比较。据发现，达到TW功率的最重要的要求是极端的横向压缩的电子束在一个强大的FODO晶格。极端聚焦的电子束在TW功率水平的生产中的重要性意味着波荡器不是TW FEL的主要驱动器，并且还描述了使用达到近TW功率水平的平面波荡器的模拟。此外，当应用电子束的这种极端聚焦时，可以使用纯自放大自发发射（SASE）或利用新颖的自播种配置来达到TW功率水平。
2018-03-29 physics.acc-ph
Design and Commissioning of A Beam Distribution System for Multiple Undulator Line Operation of the SXFEL-UF
作为提高X射线自由电子激光装置效率和可用性的一项重要措施，通过束流分配系统实现多条波荡器线同时工作已成为近年来建成的XFEL装置的标准配置。在上海，中国第一个软X射线自由电子激光用户装置SXFEL-UF已于近日完成建设并开始调试。直线加速器输出的电子束通过一个偏转线为6°的束流分配系统在两条平行的波荡器束线之间交替分配。束流分布系统的设计保证了束流的低发射度、高峰值电荷和小束团长度等特性不受影响。为了保证光束质量，需要很好地抑制色散、相干同步辐射和微聚束不稳定性等光束集体效应。在这项工作中，详细的物理设计的光束分配系统的描述和最近的调试结果报告。
2022-04-22 physics.acc-ph
The Generation of Variable Polarization States in Terawatt X-Ray Free-Electron Lasers
本文研究了太瓦X射线自由电子激光器在产生可变偏振高次谐波方面的潜力，利用MINERVA模拟代码发现，在基波1.5 Å的条件下，第五谐波在41 keV处可实现约180 MW的峰值功率，有望成为硬X射线至伽马射线谱段的重要相干源。
2024-08-27 physics.acc-ph
