Süleyman Demirel Üniversitesi Fen-Edebiyat Fakültesi Fen Dergisi (Jul 2014)
Undulator and Resonator Optimization Studies for TARLA FEL
Abstract
Abstract: Free Electron Lasers (FELs) ensure superior features such as adjustable wavelength, coherence, mono-chromaticity, and high peak power connected to the high intensity and short pulse length, high flux and brightness values. FELs' wavelength region lies from infrared to X-ray region. A FEL facility, called Turkish Accelerator and Radiation Laboratory at Ankara (TARLA), is under construction with aim to scan wavelength region from 2.5 µm to 250 µm with two undulator lines supplied with 15-40 MeV electron beam out of two superconducting accelerating cavities. Analytical calculations for determination of TARLA FEL undulator and resonator parameters carried out with Mathematica and FELO code used for simulations. In this paper, laser wavelength, beam waist, normalized emittance, Rayleigh length, single-pass gain, ideal gain, mirror radius of resonators, average extracted power, output power and efficiency values for both FEL line for TARLA were presented. Key words: TAC, TARLA, Free Electron Laser, optimization, simulation studies, analytical calculations TARLA FEL için Salındırıcı ve Rezonatör Optimizasyon Çalışmaları Özet: Serbest Elektron Lazerleri (SEL) ayarlanabilir dalga boyu, eş fazlılık, monokromatiklik, yüksek tekrarlama oranıyla ilişkilendirilen yüksek-pik şiddeti, yüksek akı ve parlaklık değerleri gibi önemli özelliklere sahiptirler. SEL'lerin dalga boyu aralığı, kızıl-ötesinden X-ışınlarına kadar değişir. Süper iletken hızlandırıcıdan elde edilen 15-40 MeV elektron demetlerinin iki salındırıcı hattından geçirilmesi ile 2.5 µm ile 250 µm dalga boyu aralığını taramayı hedefleyen Hızlandırıcı ve Lazer tesisinin (TARLA) kurulum çalışmaları devam etmektedir. Bu çalışmada TARLA tesisinin salındırıcı ve rezonatör optimizasyon çalışmaları yapılmıştır. TARLA SEL'in undulator ve rezonatör parametrelerinin belirlenmesi için yapılan analitik hesaplamalarda Mathematica, benzetim çalışmalarında ise FELO kullanılmıştır. Bu makalede, TARLA'daki her iki SEL hattı için lazer dalga boyu, demet beli, normalize yayınım, Rayleigh uzunluğu, tek-geçiş kazancı, rezonatör aynalarının yarıçapları, alınacak ortalama güç, çıkış gücü ve verimlik değerleri sunulmuştur. Anahtar kelimeler: THM, TARLA, Serbest Elektron Lazeri, optimizasyon, benzetim çalışmaları, analitik hesaplamalar
