JPH05145199A - 自由電子レーザ - Google Patents
自由電子レーザInfo
- Publication number
- JPH05145199A JPH05145199A JP33115391A JP33115391A JPH05145199A JP H05145199 A JPH05145199 A JP H05145199A JP 33115391 A JP33115391 A JP 33115391A JP 33115391 A JP33115391 A JP 33115391A JP H05145199 A JPH05145199 A JP H05145199A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electron beam
- undulator
- pulses
- pulse
- light
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 自由電子レーザにおいて、連続的なレーザ光
を得て狭帯域のスペクトラム幅を得る。 【構成】 複数本のライナック１８−１乃至１８−５を
並列配置して、相互にタイミングをずらして電子ビーム
パルス１２を出射する。この電子ビームパルス１２はソ
レノイドコイル４３で同一軌道上に集束されて、アンジ
ュレータ２２に入射されて連続的に光パルスを放射す
る。この光パルスは光共振器４０のミラー２３，２４間
を往復する間に電子ビームパルス１２と相互作用を生じ
て連続的なレーザ光２８を発生させる。
を得て狭帯域のスペクトラム幅を得る。 【構成】 複数本のライナック１８−１乃至１８−５を
並列配置して、相互にタイミングをずらして電子ビーム
パルス１２を出射する。この電子ビームパルス１２はソ
レノイドコイル４３で同一軌道上に集束されて、アンジ
ュレータ２２に入射されて連続的に光パルスを放射す
る。この光パルスは光共振器４０のミラー２３，２４間
を往復する間に電子ビームパルス１２と相互作用を生じ
て連続的なレーザ光２８を発生させる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、自由電子レーザに関
し、狭帯域なレーザ光を発振できるようにしたものであ
る。
し、狭帯域なレーザ光を発振できるようにしたものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】自由電子レーザはアンジュレータに共振
器を組み合わせてレーザ発振させる装置でレーザ光の周
波数を連続的に変えられる特徴を持つ。従来の自由電子
レーザの概要を図２に平面図で示す。電子銃１０から発
生された電子ビームはプリバンチャ１２およびバンチャ
１４でバンチングされ、例えば図３に示すように周波数
が２８５６MHz でパルス幅が数ｐｓの電子ビームパルス
１２とされる。この電子ビームパルス１２はライナック
（線型加速器）１８で光速近くに加速され、偏向電磁石
２０で偏向されてアンジュレータ２２に入射される。ア
ンジュレータ２２は磁石を周期的に配列して構成されて
いる。アンジュレータ２２を挾んでその軸上には光共振
器を構成する一対のミラー２３，２４が配設されてい
る。電子ビームパルス１２は、アンジュレータ２２を通
過する時その磁場の作用を受けて蛇行し、光２６を放射
する。この光２６はミラー２３，２４間を往復し、その
時アンジュレータ２２で蛇行している電子ビーム１２と
の相互作用により誘導放射を生じて発振し、レーザ光２
８を出射する。アンジュレータ２２を通過した電子ビー
ム１２は偏向電磁石３０で偏向されビームダンパ３２に
導かれて消滅する。
器を組み合わせてレーザ発振させる装置でレーザ光の周
波数を連続的に変えられる特徴を持つ。従来の自由電子
レーザの概要を図２に平面図で示す。電子銃１０から発
生された電子ビームはプリバンチャ１２およびバンチャ
１４でバンチングされ、例えば図３に示すように周波数
が２８５６MHz でパルス幅が数ｐｓの電子ビームパルス
１２とされる。この電子ビームパルス１２はライナック
（線型加速器）１８で光速近くに加速され、偏向電磁石
２０で偏向されてアンジュレータ２２に入射される。ア
ンジュレータ２２は磁石を周期的に配列して構成されて
いる。アンジュレータ２２を挾んでその軸上には光共振
器を構成する一対のミラー２３，２４が配設されてい
る。電子ビームパルス１２は、アンジュレータ２２を通
過する時その磁場の作用を受けて蛇行し、光２６を放射
する。この光２６はミラー２３，２４間を往復し、その
時アンジュレータ２２で蛇行している電子ビーム１２と
の相互作用により誘導放射を生じて発振し、レーザ光２
８を出射する。アンジュレータ２２を通過した電子ビー
ム１２は偏向電磁石３０で偏向されビームダンパ３２に
導かれて消滅する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】前記図３のような電子
ビームパルス１２を用いて図２の自由電子レーザで発振
されるレーザ光２８はパルス状となる。したがって、フ
ーリエ変換するとスペクトラム幅を持っている。スペク
トラム幅を狭帯域にするには、レーザ光２８のパルス幅
を広くすればよいが（最も理想的には、連続的なレーザ
光とすればスペクトラム幅はなくなる）、図２の従来装
置ではレーザ光２８のパルス幅は入射される電子ビーム
パルス１２のパルス幅（図３）に依存するため、あまり
広くすることはできなかった。
ビームパルス１２を用いて図２の自由電子レーザで発振
されるレーザ光２８はパルス状となる。したがって、フ
ーリエ変換するとスペクトラム幅を持っている。スペク
トラム幅を狭帯域にするには、レーザ光２８のパルス幅
を広くすればよいが（最も理想的には、連続的なレーザ
光とすればスペクトラム幅はなくなる）、図２の従来装
置ではレーザ光２８のパルス幅は入射される電子ビーム
パルス１２のパルス幅（図３）に依存するため、あまり
広くすることはできなかった。
【０００４】この発明は、前記従来の技術における問題
点を解決して、レーザ光のパルス幅を広くしてスペクト
ラム幅を狭帯域にすることを可能にした自由電子レーザ
を提供しようとするものである。
点を解決して、レーザ光のパルス幅を広くしてスペクト
ラム幅を狭帯域にすることを可能にした自由電子レーザ
を提供しようとするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この発明は、並列配列さ
れた複数台の電子ビーム加速器と、これら複数台の電子
ビーム加速器から電子ビームパルスを相互にタイミング
をずらして出射させるタイミング制御手段と、前記複数
台の電子ビーム加速器から出射される電子ビームパルス
を略々同一軌道上に集束する電子ビーム集束手段と、こ
の電子ビーム集束手段で集束された電子ビームパルスが
入射されるアンジュレータと、このアンジュレータを挾
んでその軸上に一対の鏡を対向配置して構成された光共
振器とを具備してなるものである。
れた複数台の電子ビーム加速器と、これら複数台の電子
ビーム加速器から電子ビームパルスを相互にタイミング
をずらして出射させるタイミング制御手段と、前記複数
台の電子ビーム加速器から出射される電子ビームパルス
を略々同一軌道上に集束する電子ビーム集束手段と、こ
の電子ビーム集束手段で集束された電子ビームパルスが
入射されるアンジュレータと、このアンジュレータを挾
んでその軸上に一対の鏡を対向配置して構成された光共
振器とを具備してなるものである。
【０００６】
【作用】この発明によれば、複数台の電子ビーム加速器
から電子ビームパルスを相互にタイミングをずらして出
射して、これらをまとめてアンジュレータに入射するの
で、アンジュレータから連続した光パルスが出射され、
この光パルスが光共振器のミラー間を往復する間に電子
ビームパルスと相互作用することにより徐々に増強され
てレーザ発振に至り、連続的な（すなわち狭帯域な）レ
ーザ光が得られる。
から電子ビームパルスを相互にタイミングをずらして出
射して、これらをまとめてアンジュレータに入射するの
で、アンジュレータから連続した光パルスが出射され、
この光パルスが光共振器のミラー間を往復する間に電子
ビームパルスと相互作用することにより徐々に増強され
てレーザ発振に至り、連続的な（すなわち狭帯域な）レ
ーザ光が得られる。
【０００７】
【実施例】この発明の一実施例を図１に平面図で示す。
図１において電子ビームパルスの通過路および光共振器
は真空容器内に収容されている。ここでは電子銃とライ
ナックが５組並列に設けられている。タイミング制御手
段４２は各電子銃１０−１乃至１０−５から電子ビーム
パルス１２を例えば２８５６MHz で図４のように相互に
タイミングをずらして出射する。
図１において電子ビームパルスの通過路および光共振器
は真空容器内に収容されている。ここでは電子銃とライ
ナックが５組並列に設けられている。タイミング制御手
段４２は各電子銃１０−１乃至１０−５から電子ビーム
パルス１２を例えば２８５６MHz で図４のように相互に
タイミングをずらして出射する。
【０００８】電子銃１０−１乃至１０−５から出射され
た電子ビームパルス１２はライナック１８−１乃至１８
−５でそれぞれ加速され、ライナック１８−１乃至１８
−５から等距離の位置に配置されたソレノイドコイル４
３で同一軌道上に集束される。集束された電子ビームパ
ルス１２は、偏向電磁石５４，２０で偏向されてアンジ
ュレータ２２に入射される。アンジュレータ２２は磁石
を周期的に配列して構成されている。アンジュレータ２
２を挾んでその軸上には光共振器を構成する一対のミラ
ー２３，２４（２４は半透過鏡、２３は全反射鏡）が配
設されている。電子ビームパルス１２は、アンジュレー
タ２２を通過する時その磁場の作用を受けて蛇行し、光
２６を放射する。この光２６はミラー２３，２４間を往
復し、その時アンジュレータ２２で蛇行している電子ビ
ーム１２との相互作用により誘導放射を生じて発振し、
レーザ光２８を出射する。アンジュレータ２２を通過し
た電子ビーム１２は偏向電磁石３０で偏向されビームダ
ンパ３２に導かれて消滅する。 以上の構成によれば、
複数台のライナック１８−１乃至１８−５から電子ビー
ムパルス１２を相互にタイミングをずらして出射して、
これらをソレノイドコイル４３でまとめてアンジュレー
タ２２に入射するので、アンジュレータ２２から連続し
た光パルスが出射される。すなわち、１本のライナック
から出射する電子ビームパルス周期をみじかくするには
限界があるが、複数本並列に設けることにより、高密度
に電子ビームパルスを出射でき、光パルスの連続性が向
上する。例えば１本のライナックから出射する電子ビー
ムパルス周期が３５０ｐｓであったとしても、５本並設
することにより７０ｐｓ周期で光パルスを放射すること
ができる。そして、この光パルスが光共振器４０のミラ
ー２２，２４間を往復する間に電子ビームパルス１２と
相互作用することにより徐々に増強されてレーザ発振に
至り、連続的なすなわち狭帯域なレーザ光２８が得られ
る。
た電子ビームパルス１２はライナック１８−１乃至１８
−５でそれぞれ加速され、ライナック１８−１乃至１８
−５から等距離の位置に配置されたソレノイドコイル４
３で同一軌道上に集束される。集束された電子ビームパ
ルス１２は、偏向電磁石５４，２０で偏向されてアンジ
ュレータ２２に入射される。アンジュレータ２２は磁石
を周期的に配列して構成されている。アンジュレータ２
２を挾んでその軸上には光共振器を構成する一対のミラ
ー２３，２４（２４は半透過鏡、２３は全反射鏡）が配
設されている。電子ビームパルス１２は、アンジュレー
タ２２を通過する時その磁場の作用を受けて蛇行し、光
２６を放射する。この光２６はミラー２３，２４間を往
復し、その時アンジュレータ２２で蛇行している電子ビ
ーム１２との相互作用により誘導放射を生じて発振し、
レーザ光２８を出射する。アンジュレータ２２を通過し
た電子ビーム１２は偏向電磁石３０で偏向されビームダ
ンパ３２に導かれて消滅する。 以上の構成によれば、
複数台のライナック１８−１乃至１８−５から電子ビー
ムパルス１２を相互にタイミングをずらして出射して、
これらをソレノイドコイル４３でまとめてアンジュレー
タ２２に入射するので、アンジュレータ２２から連続し
た光パルスが出射される。すなわち、１本のライナック
から出射する電子ビームパルス周期をみじかくするには
限界があるが、複数本並列に設けることにより、高密度
に電子ビームパルスを出射でき、光パルスの連続性が向
上する。例えば１本のライナックから出射する電子ビー
ムパルス周期が３５０ｐｓであったとしても、５本並設
することにより７０ｐｓ周期で光パルスを放射すること
ができる。そして、この光パルスが光共振器４０のミラ
ー２２，２４間を往復する間に電子ビームパルス１２と
相互作用することにより徐々に増強されてレーザ発振に
至り、連続的なすなわち狭帯域なレーザ光２８が得られ
る。
【０００９】なお、ライナック１８−１乃至１８−５の
下流側にデバンチャーを配置して、電子ビームパルス１
２のパルス幅を長くすることにより、レーザ光２８の連
続性をより高めることもできる。
下流側にデバンチャーを配置して、電子ビームパルス１
２のパルス幅を長くすることにより、レーザ光２８の連
続性をより高めることもできる。
【００１０】また前記実施例ではライナックを５本並列
配置したが２〜４本もしくは６本以上並列配置すること
もできる。
配置したが２〜４本もしくは６本以上並列配置すること
もできる。
【００１１】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、複数台の電子ビーム加速器から電子ビームパルスを
相互にタイミングをずらして出射して、これらをまとめ
てアンジュレータに入射するので、アンジュレータから
連続した光パルスが出射され、この光パルスが光共振器
のミラー間を往復する間に電子ビームパルスと相互作用
することにより徐々に増強されてレーザ発振に至り、連
続的な（すなわち狭帯域な）レーザ光が得られる。
ば、複数台の電子ビーム加速器から電子ビームパルスを
相互にタイミングをずらして出射して、これらをまとめ
てアンジュレータに入射するので、アンジュレータから
連続した光パルスが出射され、この光パルスが光共振器
のミラー間を往復する間に電子ビームパルスと相互作用
することにより徐々に増強されてレーザ発振に至り、連
続的な（すなわち狭帯域な）レーザ光が得られる。
【図１】この発明の一実施例を示す平面図である。
【図２】従来装置を示す平面図である。
【図３】自由電子レーザに入射される電子ビームパルス
の一例を示す波形図である。
の一例を示す波形図である。
【図４】図１の自由電子レーザの動作を示す図である。
１２ 電子ビームパルス １８−１乃至１８−５ ライナック（電子ビーム加速
器） ２２ アンジュレータ ２３，２４ ミラー ４０ 光共振器 ４２ タイミング制御手段 ４３ ソレノイドコイル（電子ビーム集束手段）
器） ２２ アンジュレータ ２３，２４ ミラー ４０ 光共振器 ４２ タイミング制御手段 ４３ ソレノイドコイル（電子ビーム集束手段）
Claims (1)
- 【請求項１】並列配列された複数台の電子ビーム加速器
と、 これら複数台の電子ビーム加速器から電子ビームパルス
を相互にタイミングをずらして出射させるタイミング制
御手段と、 前記複数台の電子ビーム加速器から出射される電子ビー
ムパルスを略々同一軌道上に集束する電子ビーム集束手
段と、 この電子ビーム集束手段で集束された電子ビームパルス
が入射されるアンジュレータと、 このアンジュレータを挾んでその軸上に一対の鏡を対向
配置して構成された光共振器とを具備してなる自由電子
レーザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33115391A JPH05145199A (ja) | 1991-11-19 | 1991-11-19 | 自由電子レーザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33115391A JPH05145199A (ja) | 1991-11-19 | 1991-11-19 | 自由電子レーザ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05145199A true JPH05145199A (ja) | 1993-06-11 |
Family
ID=18240467
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33115391A Pending JPH05145199A (ja) | 1991-11-19 | 1991-11-19 | 自由電子レーザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05145199A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6970483B2 (en) * | 2001-07-03 | 2005-11-29 | Japan Atomic Energy Research | Method and a device for realizing both high extraction efficiency of laser light from electron beams and femto-second ultra-short in free-electron lasers pulses |
| WO2015082295A1 (en) * | 2013-12-05 | 2015-06-11 | Asml Netherlands B.V. | Electron injector and free electron laser |
-
1991
- 1991-11-19 JP JP33115391A patent/JPH05145199A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6970483B2 (en) * | 2001-07-03 | 2005-11-29 | Japan Atomic Energy Research | Method and a device for realizing both high extraction efficiency of laser light from electron beams and femto-second ultra-short in free-electron lasers pulses |
| WO2015082295A1 (en) * | 2013-12-05 | 2015-06-11 | Asml Netherlands B.V. | Electron injector and free electron laser |
| US9728931B2 (en) | 2013-12-05 | 2017-08-08 | Asml Netherlands B.V. | Electron injector and free electron laser |
| US10103508B2 (en) | 2013-12-05 | 2018-10-16 | Asml Netherlands B.V. | Electron injector and free electron laser |
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