Technical Design Studies of TAC SASE FEL Proposal
2000年，土耳其加速器中心（TAC）项目的可行性报告首次提出了SASE自由电子激光设施。该项目的概念设计报告（CDR）于2005年完成。2006年，在土耳其国家规划组织（SPO）的支持下，在一个大学间项目的框架内开始了对TAC的技术设计报告（TDR）研究。SASE自由电子激光方案的主要目标是除了TAC的红外自由电子激光、韧致辐射和同步辐射方案之外，还包括真空紫外和软X射线光谱区。到目前为止，优化研究的基础上，一个特殊的RF直线加速器或能量回收直线加速器（ERL）的SASE自由电子激光设施，完成。今天，ERLs提供了一个强大的广泛的应用，如：电子冷却设备，高平均亮度，高功率自由电子激光，短脉冲辐射源和高亮度对撞机。本文给出了两种直线加速器方案和SASE自由电子激光器的主要参数。
2009-11-12 physics.acc-ph
Application of a modified chirp-taper scheme for generation of attosecond pulses in XUV and soft X-ray FELs
通常，在基于自放大自发发射自由电子激光（SASE FEL）的短脉冲方案中，脉冲持续时间受到FEL相干时间的限制。对于硬X射线自由电子激光，相干时间在几百阿秒范围内，而对于XUV和软X射线自由电子激光，相干时间在飞秒范围内。在本文中，所谓的啁啾锥度计划的修改开发，允许克服相干时间障碍。对XUV和软X射线自由电子激光用户设备FLASH的数值模拟表明，在2 ~ 10 nm波长范围内，可以产生几百阿秒长脉冲，峰值功率达到几百兆瓦。每秒几千个脉冲，这可能是阿秒科学的独特来源。
2021-10-22 physics.acc-ph
Obtaining high degree of circular polarization at X-ray FELs via a reverse undulator taper
典型的X射线FEL波荡器的基线设计假定平面配置，这导致FEL辐射的线性偏振。然而，许多实验在X射线自由电子激光用户设施将受益于使用圆偏振辐射。作为一个廉价的升级，可以考虑安装一个短的螺旋（或交叉平面）加力燃烧室，但然后应该有一个有效的方法来抑制强大的线性偏振背景从主波荡器。在本文中，我们提出了一种新的方法，这样的抑制：在主波荡器的倒锥的应用。我们发现，在一定范围内的锥度强度，密度调制（聚束）在饱和实际上是相同的情况下的非锥形波荡器，而线性偏振辐射的功率被抑制的数量级。然后强调制电子束在加力燃烧室中以全功率辐射。以欧洲XFEL的SASE 3波荡器为例，证明了可以产生峰值功率超过100 GW的软X射线辐射脉冲，并最终获得高圆偏振度。所提出的方法是相当普遍的，即它可以用于SASE自由电子激光和种子（自种子）自由电子激光，与任何波长的兴趣，在广泛的电子束参数，并与任何重复率。它可以用于不同的X射线自由电子激光装置，特别是在不久的将来安装螺旋加力燃烧室后的LCLS。
2013-08-15 physics.acc-ph
First Observation of Self-Amplified Spontaneous Emission in a Free-Electron Laser at 109 nm Wavelength
本文首次在真空紫外波段的自由电子激光（FEL）中观测到109 nm波长（11 eV）的自放大自发发射（SASE）。观察到的自由电子激光增益（约为1.5dB）。3000）和辐射特性，如对束团电荷的依赖性、角分布、谱宽和强度起伏都证实了SASE自由电子激光的现有模型。
2000-06-07 physics.acc-ph
Generation of doublet spectral lines at self-seeded X-ray FELs
自注入方案由两个波荡器和一个单色器组成，旨在减小SASE X射线自由电子激光的带宽。我们最近提出了一种新的单色化方法，利用布拉格传输几何的单晶在硬X射线范围内进行自播种。一个简单的扩展是使用这种单色器设置，其中两个或更多个晶体串联排列，以在自由电子激光增益带内的两个紧密间隔的波长处对SASE辐射进行光谱滤波。这允许产生双重或多重谱线。应用涉及在窄波长范围内截面变化大的任何过程，如在多波长异常衍射中。在这里，我们考虑的LCLS硬X射线自由电子激光在两个紧密间隔的波长的同时操作。我们目前的LCLS基线的模拟结果，产生两个纵向模式之间共享的完全相干辐射。模式间隔可以很容易地在自由电子激光增益带内调谐。的XFEL输出强度包含振荡的“模式拍”的组成部分，其频率是有关的纵向模式之间的频率差考虑。在饱和时，获得自由电子激光引起的调制的能量损失和能量扩散的电子束团在光频率，这可以转换成密度调制在相同的光频率使用弱的弯道安装在基线波荡器后面。在光学跃迁辐射（OTR）站的帮助下，可以产生强大的相干辐射。我们还考虑了如何的双重结构的XFEL产生光谱可以监测的光谱仪。OTR相干辐射脉冲自然地与X射线脉冲同步，并且可以用于将XFEL定时为具有飞秒精度的高功率常规激光器，用于泵浦探测应用。
2010-11-17 physics.acc-ph
Pulse-front tilt caused by the use of a grating monochromator and self-seeding of soft X-ray FELs
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。这种方案在软X射线波长范围内的发展必然涉及光栅作为色散元件。这些引入，在一般情况下，脉冲前倾斜，这是成正比的角色散。脉冲前沿倾斜可以容易地导致种子信号减小两倍或更多倍。最后给出了在自注入装置中如何减小脉冲前沿倾斜效应的建议。
2012-03-29 physics.acc-ph physics.optics
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
Noise In Intense Electron Bunches
我们报告我们的调查电子束团的密度波动。在直线加速器中加速的相对论性电子束团的噪声和密度涨落对于各种相干电子冷却（CEC）概念以及自由电子激光（FEL）都是至关重要的。对于CEC，束噪声导致抵消冷却的额外扩散。在SASE自由电子激光中，微波不稳定性始于光束中的初始噪声，并最终导致光束微聚束产生相干辐射，自由电子激光带宽中的初始噪声起着重要作用。相反，在种子FEL中，这种噪声干扰种子信号，因此降低初始种子波长处的噪声将降低种子激光功率要求[6-8]。将介绍该项目的现状。
2022-09-02 physics.acc-ph
Macro-particle FEL model with self-consistent spontaneous radiation
自发辐射在SASE自由电子激光器和储存环自由电子激光器的巨脉冲工作模式中起着重要的作用。它定义了自由电子激光辐射的关联函数以及它的许多光谱特征。这些系统的模拟使用随机分布的宏观粒子的电荷比一个单一的电子高得多创建的问题，非常强的自发辐射，限制了许多自由电子激光代码的能力。本文提出了一个自洽的宏观粒子模型，该模型对多模、多谐波、多频率短波长三维自由电子激光（FEL）进行了统计精确的模拟，包括高功率和饱和效应。大颗粒克隆的使用允许以相同的方式处理自发辐射和感应辐射。使用该模型的模拟不需要种子，并提供完整的时间和空间结构的自由电子激光光场。
2015-04-06 physics.acc-ph
Klystron type X-ray crystal-based Volume Free Electron Laser (XVFEL)
本文提出一种结合波荡器与晶体的速调管型X射线VFEL装置，利用XFEL对电子束密度的空间调制特性，在晶体型X射线VFEL中产生并观察超辐射与诱导辐射。
2024-07-23 physics.acc-ph physics.optics physics.plasm-ph
First operation of a harmonic lasing self-seeded free electron laser
谐波激光是X射线自由电子激光用户设备的一种透视操作模式，其允许为用户实验提供更高能量光子的明亮光束。谐波激光的另一个有用的应用是所谓的谐波激光自籽晶自由电子激光（HLSS FEL），其允许改善这些设施的光谱亮度。在过去，谐波激光已被证明在自由电子激光振荡器在红外和可见光波长范围内，但不是在高增益自由电子激光，而不是在短波长。在本文中，我们报告的谐波激射的第一个证据和第一次操作的HLSS自由电子激光在软X射线自由电子激光用户设备FLASH在波长范围内4.5 nm和15 nm之间。在指数增益区，光谱亮度比自放大自发发射（SASE）自由电子激光提高了6倍。与SASE自由电子激光相比，HLSS自由电子激光在具有锥形波荡器的后饱和状态下的性能更好。高增益自由电子激光和短波长谐波激光的首次演示为这种新的操作模式在X射线自由电子激光中的各种应用铺平了道路。
2016-12-14 physics.acc-ph
Stimulated X-ray Raman scattering in Free Electron Lasers with incoherent spectrum
自放大自发发射（SASE）自由电子激光（FEL）的单脉冲光谱具有频率随机起伏的特征。硬X射线自由电子激光的典型光谱带宽在10-20 eV的范围内，并且与原子和分子中价电子的能级之间的距离相当。我们计算了量子三能级系统中的跃迁率，这种辐射引起的能量差为几个eV，并表明，对于X射线强度在$10^{20}$ W/cm $^2$的范围内的X射线脉冲的持续时间的跃迁的概率是大的。我们认为，这种效果可以用来修改频谱的SASE自由电子激光可能使其更窄。
2016-12-06 physics.acc-ph
FEL Gain Enhancement in an Optical Klystron
Military Academy after Vazgen Sargsyan MoD RA（瓦兹根·萨尔基相军事学院）；A.I. Alikhanyan National Science Laboratory (Yerevan Physics Institute)（阿·伊·阿里哈尼扬国家科学实验室（叶里凡物理研究所））
本研究通过光学克里斯特逊器结构优化，提升自由电子激光在X射线范围内的增益系数，实验显示在最佳距离下增益可达约90。
2025-12-16 hep-ex physics.acc-ph physics.app-ph
Comparison Between, and Validation Against an Experiment of, a Slowly-Varying Envelope Approximation Code and a Particle-in-Cell Simulation Code for Free-Electron Lasers
自由电子激光（FEL）的工作波长低至硬X射线，并且要么是种子，要么是从噪声开始。人们对依赖自放大自发发射（SASE）的X射线自由电子激光的兴趣越来越大，这涉及到在这些X射线自由电子激光的设计、优化和表征中增加模拟活动。大多数使用的模拟代码依赖于慢变包络近似（SVEA），其中麦克斯韦方程组在快速时间尺度上平均，导致相对较小的计算要求。虽然SVEA代码通常是成功的，但这些代码的预测有时在FEL相互作用的各个方面有所不同。相比之下，粒子单元（PiC）模拟程序并不平均麦克斯韦方程组，被认为是更完整的基础物理模型。不幸的是，它们需要比SVEA程序长得多的运行时间，并且没有像SVEA程序那样经常通过与实验的比较来验证。为了弥补这一点，并解决由于SVEA代码之间的不同预测而出现的问题，我们提出了一个SVEA代码（MINERVA）和PiC模拟代码（PUFFIN）之间的比较与实验测量在ENEA弗拉斯卡蒂的ERASASE自由电子激光实验。结果表明，两个代码之间以及代码与实验之间的良好的协议。由于这两个代码的配方没有共同的元素，这验证了两个配方，并证明了从波荡器开始通过波荡器到深度饱和的自由电子激光相互作用的建模能力。
2019-06-17 physics.acc-ph
Quantum state features of the FEL radiation from the occupation number statistics
自由电子激光（FELs），无论是自放大自发发射（SASE-FELs）还是种子发射（seeded-FELs），其辐射的统计特性都受到人们越来越多的关注，因为这类光可以用来探测物质的高能态及其动力学。虽然到目前为止进行的实验研究主要集中在关联函数，在这里，我们转移到重建的辐射能态的占据数的分布的重点。为了避免光子计数技术在涉及大量光子时的各种缺点，我们提出了一种基于无卡嗒事件统计的自由电子激光辐射态能量本征基对角元的极大似然重构方法.这种新的方法的最终目的是自由电子激光辐射统计的实验证实，SASE-FEL辐射表现出热占据数统计，而种子自由电子激光光泊松统计典型的相干态，从而激光。在这个框架中，有趣的是，这项工作的结果可以扩展到任何从相干光脉冲产生谐波的过程，打开大门，研究从统计光子数波动推导出的原始独特量子特征在非线性光学过程中被保留的程度。
2021-07-22 physics.acc-ph quant-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
An X-Ray Regenerative Amplifier Free-Electron Laser Using Diamond Pinhole MIrrors
自由电子激光器（FEL）的波长范围从使用部分波引导的长波长振荡器通过紫外线到硬X射线FEL，其或者是种子或者是从噪声（SASE）开始。由于缺乏种子激光器或X射线反射镜的设计困难，在X射线光谱中的操作依赖于单程SASE。然而，金刚石晶体布拉格反射器生产的最新发展指出了再生放大器（RAFEL）的设计方向，再生放大器（RAFEL）本质上是低Q X射线自由电子激光振荡器（XFELO），其在每次通过时输出耦合大部分光功率。一个RAFEL使用六镜谐振腔提供90%或更多的耦合通过针孔在第一个下游的镜子提出和分析使用MINERVA模拟代码的波荡器的相互作用和光学传播代码（OPC）的谐振腔。MINERVA/OPC曾被用来模拟红外自由电子激光振荡器。为了实现这一目的，对OPC进行了修改，以处理金刚石晶体反射镜的布拉格反射。在斯坦福直线加速器中心正在建造的LCLS-II光束线的背景下，并使用也将安装在LCLS-II光束线上的HXR波荡器，对六镜谐振腔设计进行了分析。模拟已经运行，以优化和表征的RAFEL的属性，并表明，大量的权力是可能的基本（3.05千电子伏）和三次谐波（9.15千电子伏）。
2019-05-15 physics.acc-ph
A self-consistent refractive index model for fast simulation of free-electron lasers
现代X射线自由电子激光（XFEL）产生具有特殊横向相干性的X射线脉冲。这在很大程度上是由于光学引导的过程，通过该过程，辐射既被聚束电子束折射引导，又被轴上辐射的优先放大增益引导。这些影响可以概括为一个有效折射率，这在过去已经被用来研究的横向动态的自由电子激光过程中有显着的简化和近似，但从来没有完全自洽。我们在这里提出了一个自洽的方法来研究高增益的自由电子激光在线性政权的自由电子激光方程近似到二阶的横向位移从标称电子束轴。这是通过铸造的自由电子激光方程的语言与适当选择的折射率的光纤。我们证明，这种方法是快速和高度准确的，表明最重要的自由电子激光动力学本质上是二阶的。在其完整形式下，我们的方法可以捕获X射线束和电子束中横向偏移的影响，使其成为研究种子自由电子激光、再生放大器XFEL甚至自放大自发发射中非理想效应的通用工具。（SASE）自由电子激光。
2021-04-16 physics.acc-ph
Towards Zeptosecond-Scale Pulses from X-Ray Free-Electron Lasers
这一代自由电子激光器（FEL）的短波长和高峰值功率开辟了超短脉冲的可能性，甚至超过了其他光源目前的能力（几十到几百阿秒）-但前提是X射线FEL可以产生由几个光学周期组成的脉冲。对于硬X射线操作（~0.1nm），这对应于大约单个阿秒的持续时间，并且低于零秒尺度。本报告将介绍一种新的方法来产生列车的几个周期的脉冲，在GW的峰值功率，从现有的X射线自由电子激光设施，通过使用一个相对较短的“加力燃烧室”。这种脉冲将增加原子动力学的研究机会，并推动对电子核和核动力学的研究能力。相应的多色光谱输出，带宽包络增加了两个数量级以上SASE，也有潜在的应用。
2013-09-02 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
Self-seeding scheme with gas monochromator for narrow-bandwidth soft X-ray FELs
自注入方案由两个波荡器和一个单色器组成，旨在减小SASE X射线自由电子激光的带宽。我们最近提出了一种新的单色化方法，利用布拉格传输几何中的单晶在硬X射线范围内进行自播种。在这里，我们认为这种方法的一个可能的扩展到软X射线范围内使用的细胞充满了共振吸收气体作为单色。气体中的透射光谱表现出窄带宽的吸收共振。然后，类似于硬X射线情况，发射的辐射脉冲的时间波形的特征在于长单色尾流。事实上，自由电子激光脉冲迫使气体原子以与向前传播的单色辐射束一致的方式振荡。尾流中的辐射功率远大于电子聚束中的等效散粒噪声散粒噪声功率。进一步地，辐射脉冲的单色尾流与延迟的电子聚束组合并且在第二波荡器中被放大。所提出的设置非常简单，并且由少至两个简单的元件组成。这些是气室，充满惰性气体，和一个短的磁性弯道。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。在本文中，我们评估的基础上使用的He和Ne的气体单色器的特性。我们分析了单色仪气室内外的过程，也涉及了差动泵送系统的性能。我们研究了使用所提出的自接种技术在LCLS-II软X射线束线中产生窄带宽软X射线辐射的可行性。我们提出的概念设计，技术实现和预期的性能的气体单色器自播种计划。
2011-03-25 physics.acc-ph
Harmonic lasing in X-ray FELs
平面波荡器自由电子激光器中的谐波激射（在基频被抑制的条件下）可能是扩展现有和计划中的X射线自由电子激光装置波长范围的一种廉价而有效的方法。与非线性谐波产生相反，谐波激光可以提供更强、更稳定、更容易处理的窄带自由电子激光光束，这是由于谐波激光的基频受到抑制。本文对奇次谐波激光本征方程的解进行了参数化处理，并给出了自由电子激光增益长度的显式表达式。我们提出并讨论了抑制基波的方法。为了减小带宽和提高X射线束在饱和时的亮度，我们还提出了谐波激射和基波长调谐激射相结合的方法。以三次谐波激光为例，说明三次谐波激光比通常认为的要稳健得多，可以广泛应用于现有或计划中的X射线自由电子激光装置中。特别地，LCLS在微小修改之后可以在高达25-30 keV的光子能量的第三谐波处激光到饱和，提供数千兆瓦的功率水平和窄带宽。至于欧洲XFEL，谐波激光将允许扩展操作范围（最终高达100千电子伏），以减少自由电子激光带宽和增加亮度，使双色操作的泵浦探测实验，并提供更灵活的操作在不同的电子能量。最后，本文还发现在X射线自由电子激光装置软X射线光束线（如欧洲的SASE-3光束线）的工作范围内，谐波的增长速度可以超过基波的增长速度。
2012-05-11 physics.acc-ph
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
Phase synchronization recovery in energy-compressed LWFA electron beams for free-electron lasers via undulator tapering
National Central University（中央大学）；National Synchrotron Radiation Research Center（国家同步辐射研究中心）
本文研究了通过纵向 tapered undulator补偿能量啁啾引起的共振不匹配，提升SASE FEL的饱和功率和谱特性。
2026-05-12 physics.acc-ph
Scheme for generation of highly monochromatic X-rays from a baseline XFEL undulator
XFEL设施的一个目标是产生窄带X射线辐射。提出了自注入方案，以获得比常规X射线SASE自由电子激光器可实现的带宽更窄的带宽。自种子自由电子激光器由两个被单色器隔开的波荡器和一个电子束旁路组成，电子束旁路必须补偿单色器中X射线的路径延迟。这导致长的旁路，具有大约40 - 60 m的长度，这需要修改基线波荡器配置。作为一种尝试，以绕过这一障碍，连同欧洲XFEL的自播种计划的研究，在这里，我们提出了一种新的技术的基础上的脉冲倍压器的概念。在基线波荡器的一个短磁弯道内安装一个晶体单色器，可以将辐射带宽降低到10 ^（-5），远远超过XFEL的设计。磁减速弯的安装不会对XFEL的聚焦结构造成任何干扰，也不会干扰基本工作模式。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。
2010-03-10 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
High-Brightness Beams from a Light Source Injector: The Advanced Photon Source Low-Energy Undulator Test Line Linac
利用现有的直线加速器，特别是光源注入器，进行自由电子激光（FEL）实验变得越来越普遍，这是因为人们希望在更短的波长下测试自由电子激光。高增益自由电子激光器所要求的高亮度、高电流束流，使大多数现有的直线加速器在设计上无法满足其技术要求。此外，需要专门的诊断，特别是拍摄到拍摄的数据采集，需要大量的修改和升级传统的直线加速器。为了产生和表征高亮度光束，对先进光子源（APS）注入器直线加速器进行了改进。具体地说，努力已被定向在产生光束中使用的低能量波荡器测试线（LEUTL）自由电子激光在支持第四代光源的研究。本文介绍了530 nm自由电子激光器自放大自发发射（SASE）运行的直线加速器技术和诊断能力的改进。最近的结果，包括技术系统的改进和电子束测量技术的细节，将进行讨论。直线加速器能够将束流加速到650 MeV以上。使用的标称自由电子激光束参数如下：217 MeV能量; 0.1-0.2%均方根能量扩展; 4-8 μ m归一化均方根发射度; 80-120 A峰值电流，来自0.2-0.7 nC电荷，2-7 ps FWHM聚束。
2000-08-12 physics.acc-ph physics.ins-det
Realizing Quantum free-electron lasers: A critical analysis of experimental challenges and theoretical limits
研究了实现高增益量子自由电子激光（Quantum FEL）的实验要求。在电子束和波荡器的基本约束之外，我们讨论了优化的相互作用几何形状，包括衍射，空间电荷和自发发射的影响以及相干特性。基于所需的量子自由电子激光特性，以及目前的实验能力，我们提供了一个程序，用于确定相应的一组实验参数。即使在理想化的情况下，空间电荷和自发发射的组合约束也对在几个增益长度上维持量子状态施加了很大的限制。在这些结果的指导下，我们建议将重点转向种子量子自由电子激光，而不是继续瞄准自放大自发发射（SASE）。此外，我们指出，严格的量子理论的必要性，自发发射以及空间电荷，以确定可能的漏洞，在我们的论点。
2018-08-17 physics.acc-ph physics.plasm-ph quant-ph
Overview and Issues of Experimental Observation of Microbunching Instabilities
现代自由电子激光（FEL）加速器和驱动器所需的超亮光束的产生通常依赖于基于弯曲的聚束压缩，这通常导致微聚束不稳定性。在压缩之后，光谱增强甚至通过纵向空间电荷（LSC）阻抗延伸到可见波长。光学渡越辐射（OTR）屏已广泛用于亮束的横向电子束尺寸测量，但电子束或前沿尖峰中这种纵向微结构（微聚束）的存在可能会导致强烈的局部相干增强（COTR）掩盖实际束轮廓。一般来说，我们已经观察到的影响，在射频光阴极（PC）注入直线加速器与回旋压缩，因为一个R56项是必要的。在过去，COTR仅在S波段和L波段单束团压缩或双束团压缩的光注入直线加速器中有报道。驱动激光调制和电荷散粒噪声被怀疑是造成这种情况的原因。我们现在有证据的影响，在射频PC枪注入直线加速器和电子阴极（TC）枪注入直线加速器（后者不涉及驱动激光器）。自从第一次观测以来，已经做出了重大努力来表征、建模和减轻COTR对束流诊断的影响。最新的最先进的诊断这些影响将给出说明的例子在直线加速器相干光源（LCLS），弹簧8紧凑型SASE源（SCSS），弹簧8埃紧凑型自由电子激光（SACLA），先进的光子源（APS），和下一个直线对撞机测试加速器（NLCTA）。这些观察结果仍然是加速器社区感兴趣的。
2014-09-05 physics.acc-ph
First high peak and average power single-pass THz FEL based on high brightness photoinjector
本文报告了基于高亮度光电注入器的单程太赫兹自由电子激光器的首批实验结果，在100微米波长下产生高功率、高重复频率的窄带太赫兹脉冲，验证了其作为可调谐太赫兹源的可行性。
2024-05-29 physics.acc-ph
