نویسندگان

1. گروه فیزیک، دانشکده علوم، دانشگاه گیلان، رشت

چکیده

در این مقاله نرخ رشد یک لیزر الکترون آزاد با نوسان‌ساز لیزری که در آن از پلاسمای پس زمینه برای ایجاد طول موج‌های کوتاه، در محدوده پرتو ایکس استفاده شده، به طور نظری مورد بررسی قرار گرفته است. موج لیزر با قطبش خطی، به واسطه داشتن طول گام‌های کوتاه نوسان‌سازی (در محدوده میکرو‌متری) قادر خواهد بود که تابش‌هایی همدوس در محدوده پرتو ایکس را تولید کند و به عنوان یک نوسان‌ساز تخت در لیزر الکترون آزاد به کار گرفته شود. سرعت فاز پالس لیزر در حضور پلاسما کاهش یافته، در نتیجه باریکه الکترونی عبوری می‌تواند خود را با پالس لیزر همگام ساخته و با انرژی کمتری وارد ناحیه برهم‌کنش شود و این باعث می‌شود که بدون نیاز به داشتن باریکه‌های پر انرژی، بتوانیم طول موج‌هایی از مرتبه پرتو ایکس را توسط باریکه‌های کم انرژی‌تر تولید کنیم. این ترکیب‌بندی می‌تواند امکان ایجاد بسامد‌های بالاتر را نسبت به لیزر‌های الکترون آزاد مرسوم (که از نوسان‌سازهایی مغناطوستاتیک آهنربایی استفاده می‌کنند)، برای یک دستگاه به وجود آورد. با وارد کردن اختلال به معادلات انتقال ممنتوم، پیوستگی و ماکسول، رابطه پاشندگی را به دست آوردیم و تغییرات چگالی پلاسما را روی نرخ رشد یک لیزر الکترون آزاد با نوسان‌ساز و پس زمینه پلاسما بررسی کردیم. علاوه بر این سطح مقطع مسیر های الکترونی را برای بسامد‌های مغناطیسی مختلف با استفاده از روش رانگ کوتای مرتبه چهارم شبیه سازی کردیم. نتایج نشان می‌دهد که با افزایش چگالی پلاسما نرخ رشد برای مسیر گروه  و  کاهش یافته ولی برای گروه  افزایش می‌یابد

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Investigating the growth rate in a free-electron laser with a laser wiggler and plasma background

نویسندگان [English]

  • N Esmaeildoost
  • S Jafari

چکیده [English]

In this paper, a free-electron laser (FEL) growth rate with a laser wiggler in which plasma background is used to generate short wavelengths in x-ray regimes, has been investigated theoretically. A linearly polarized laser pulse, due to having short wiggler periods (inrange) is able to produce coherent radiations in x-ray regions and can be applied as a planar wiggler in a FEL. Phase velocity of the laser pulse in presence of plasma background decreases. In this case, the electron beam can be in synchronism with the laser pulse and enters the interaction region with less energy which leads to producing x-ray pulses by low enegy beams, without requiring high beam energies. This configuration allows obtaining higher frequencies than conventional FELs (with magnetostatic wigglers) for a device. Employing a perturbation  analysis for the momentum transfer, continuity, and Maxwell equations, the dispersion relation for system has been derived  and the effect of plasma density variation on growth rate of a free electron laser with a laser wiggler and plasma background has been discussed. In addition, cross section of electron trajectories for different values of axial magnetic field has been simulated by using fourth order Runge-Kutta method. Results shows that by increasing plasma density, growth rate for group  and decreases, while for group  increases

کلیدواژه‌ها [English]

  • free-electron laser
  • growth rate
  • dispersion relation
  • plasma background

1. D F Gordon, P Sprangle, B Hafizi, and C W Robersond, Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. A 475 (2001) 190. 2. H P Freund and T M Antonsen, “Principle of Free Electron Lasers”, Chapman and Hall, London (1992). 3. I A Andriyash, R Lehe, A Lifschitz, C Thaury, J-M Rax, K Krushelnick, and V Malka, Nat. Commun. 5 (2014) 4736. 4. S Kiselev, A Pukhov, and I Kostyukov, Phys. Rev. Lett. 93 (2004) 1. 5. R A Ganeev, Laser Phys. Lett. 9 (2012) 175. 6. F Jafarinia, S Jafari, and H Mehdian, Phys. Plasmas 20 (2013) 3106. 7. D G Swanson, “Plasma Waves” Bristol, Institute of Physics Publishing (2003). 8. C Joshi, T Katsouleas, J M Dawson, Y T Yan and J M Slater, IEEE J. Quantum Electron. 23 (1987) 1571. 9. S Jafari, Laser Phys. Lett. 12 (2015) 5002. 10. E Z Gusakov and A V Surkov, Plasma Phys. Control. Fusion 49 (2007) 631. 11. R Hedayati, S Jafari, and S Batebi, Plasma Phys. Control. Fusion 57 (2015) 5007. 12. H Mehdian, A Hasanbeigi, and S Jafari, Phys. Plasmas 15 (2008) 3103.

تحت نظارت وف بومی