شبیه‎ سازی نوسانگر لیزر الکترون آزاد با پیش‎ دسته ‎بندی در محدودة تراهرتز

بازوبند, فاطمه; میر, احسان

doi:10.47176/ijpr.20.2.25731

شبیه‎ سازی نوسانگر لیزر الکترون آزاد با پیش‎ دسته ‎بندی در محدودة تراهرتز

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

فاطمه بازوبند ¹

احسان میر ²

¹ 1. گروه فیزیک، دانشکدة علوم، دانشگاه فسا، فسا

² 2. گروه فوتونیک، دانشکدة علوم و فناوری‌های نوین، دانشگاه تحصیلات تکمیلی صنعتی و فناوری پیشرفته، کرمان

https://doi.org/10.47176/ijpr.20.2.25731

چکیده

یکی از اهداف بلند ‌مدت در توسعة لیزر الکترون آزاد (FEL) با بهرة بالا، کاهش ولتاژ مورد نیاز باریکۀ الکترونی برای ایجاد یک برهم‌کنش قوی در دستگاه در یک بسامد معین است. لیزرهای الکترون آزاد نوسانگر (FELO) نقشی اساسی در راستای این هدف ایفا می‎کنند. در این مقاله شبیه‌سازی یک‎ بعدی نوسانگر لیزر الکترون آزاد با ویگلر تخت در محدودة پرکاربرد تراهرتز انجام گرفته است. اثر روش‎هایی چون پیش‎دسته‎بندی الکترون‌های ورودی بر افزایش بازده یا طول مؤثر لیزر مورد بررسی قرار گرفته‎ است. برای بررسی رفتار دستگاه، مجموعة معادلات دیفرانسیلی غیر خطی جفت شده‌ با استفاده از روش رانگ- کوتای مرتبة چهار به‎ طور عددی حل شده و میانگین‎گیری‌های مربوط به پرتو الکترون با استفاده از روش سیمپسون انجام شده‎اند.

کلیدواژه‌ها

لیزر الکترون آزاد نوسانگر

شبیه‎سازی یک‎بعدی

ویگلر تخت

پیش‎دسته‌بندی

انرژی پرتو

عنوان مقاله English

Simulation of pre-bunched free electron laser oscillator in the THz regime

نویسندگان English

F Bazouband ¹

E Mir ²

¹ 1. Department of Physics, Faculty of Science, Fasa University, Fasa, Iran

² 2. Department of Photonics, Faculty of Sciences and New Technologies, Graduate University of Advanced Technology, Kerman, Iran

چکیده English

One of the long-term objectives in the development of high gain free electron lasers (FEL) is to reduce the necessary electron beam voltage for a strong FEL interaction at a given frequency. FEL oscillators (FELOs) play the main role to this end. In this paper, the simulation of one dimensional FELO with planar wiggler is done at the applicable Tera-hertz regime. The effect of pre-bunched electron beam on the gain improvement or on the laser length is investigated. To study the evolution of system, a set of self-consistent nonlinear differential equations are solved numerically by the Runge-Kutta method and the averaging of electron beam is done by the Simpson method.

کلیدواژه‌ها English

free electron laser oscillator

one dimensional simulation

planar wiggler

energy and pre-bunching of beam

1. P Emma, et al. Nat. Photonics 4 (2010) 641.
1. T Ishikawa, et al., Nat. Photonics 6 (2012) 540.
2. K J Kim, Phys. Rev. Lett. 57 (1986) 1871.
4. ا رقوی، ح شفقت و م بنام، مجلۀ پژوهش فیزیک ایران 19، 3 (1398) 545.

4. A Raghavi, H Shfeghat, and M Benam, Iran. J. Phys. Res.19, 3 (2019) 545.
1. L H Yu, Phys. Rev. A 44 (1991) 5178.
2. K J Kim, Y Shvyd’ko, and S Reiche, Phys. Rev. Lett. 100 (2008) 244802.
3. C Feng, H Deng, D Wang, and Z Zhao, New J. Phys. 16 (2014) 043021.
4. J Amann, et al., Nat. Photonics 6 (2012) 693.
5. G Geloni, V Kocharyan, and E Saldin,J. Mod. Opt. 58 (2011) 1391.
6. D A G Deacon, L R Elias, J M J Madey, G J Ramian, H A Schwettman, and T I Smith, Phys. Rev. Lett. 38 (1977) 892.
7. P G O’SHEA, “2nd ICFA Advanced Accelerator Workshop on the Physics of High Brightness Beam”, Los Angeles (2000) 17.
8. M Q Song, Q M Zhang, Y H Guo, K Li, and H X Deng, Chin. Phys. C 40 (2016) 048101.
9. D Oepts, A Van der Meer, and P Van Amersfoort,Infrared Phys. Technol. 36(1995) 297.
10. J Yan, H Hao, J Li, S Mikhailov, V Popov, N Vinokurov, S Huang, J Wu, S Günster, and Y Wu, Phys.Rev. Accel. Beams 19 (2016) 070701.
11. B Qin, P Tan, L Yang, and X L Liu, Nuc. Instrum. Method. Phys. Res. Sect. A 727 (2013) 90.
16. م اکبری آلاشتی و ت محسن‌پور، مجلۀ پژوهش فیزیک ایران 18، 2(1397) 301.

16. M Akbari Alashti and T Mohsenpour, Iran. J. Phys. Res.18, 2 (2018) 301.
1. H T Li, Q K Jia, S C Zhang, L Wang, and Y L Yang, Chin. Phys. C 41 (2016) 0181.
2. V Kulish, A V Lysenko, I I Volk, and O Rybalko, “41st International Conference on IRMMW-THz”, Denmark (2016) 1.
3. M Shiho, A Watanabe, T Koarai, S Maebara, H Ishizuka, K Takayama, J Kishiro, K Horioka, M Ogawa, and S Kawasaki, Nuc. Instrum. Method. Phys. Res. Sect. A 393 (1997) 289.
4. V Beniwal, S C Sharma, and M K Sharma, Phys. Plasmas 11 (2004) 5716.
5. H P Freund, P G O’Sheab, and J. Neumann, J. Nuc. Instrum. Method. Phys. Res. Sect. A 507 (2003) 400.
6. A Bhasina and S C Sharma, Phys. Plasmas 14 (2007) 073102.
7. C Leibovitch, K Xu, and G Bekefi, IEEE J. QuantumElectron. 24 (1988) 1825.
8. J S Wurtele, G Bekefi, R Chu, and K Xu, Phys. Fluids B 2 (1990) 401.
9. I V Konoplev and A D R Phelps, Phys. Plasmas 7 (2000) 4280.
10. G Stupakov, Phys. Rev. Lett. 102 (2009) 074801.
11. F Bazouband and B Maraghechi Phys. Plasmas 19 (2012) 113106
12. H P. Freund and T M Antonsen, “Principles of Free-Electron Lasers”, Chapman and Hall (1992) Ch. 5.
.