الکترومغناطیس کاربردی (Oct 2022)
مطالعۀ امکان کاهش ابعاد و افزایش توان تابشی لیزر الکترون آزاد در محدودۀ طول موج-های کوتاه
Abstract
فناوری لیزر الکترون آزاد، یکی از مناسب‌ترین گزینه‌ها جهت دست‌یابی به تابش همدوس با توان و کیفیت بالا در محدوده طول موج‌های کوتاه به ویژه XUV و X به شمار می‌رود. یکی از مهمترین مشکلات در ساخت لیزرهای الکترن آزاد طول موج X، بزرگ و حجیم بودن سیستم لیزر الکترون آزاد می‌باشد. از این رو، بخش قابل توجهی از تحقیقات لیزر الکترون آزاد طول موج کوتاه، در ارتباط با توسعۀ روش‌ها و تکنیک‌های کوچک‌سازی و افزایش توان تابشی سیستم می‌باشد. در این مقاله، عملکرد لیزر الکترون آزد در محدودۀ طیف تابشی XUV یا X نرم مورد بررسی قرار گرفته و راهکارهایی در جهت کاهش طول و افزایش توان تابشی آن ارائه شده است. بدین منظور، روش‌هایی مانند تولید هماهنگ‌های بالاتر تابشی و پیش دسته‌بندی باریکۀ الکترونی مورد بررسی قرار گرفته‌اند. برای جبران کاهش توان تابشی هماهنگ سوم، از روش کشیدگی دامنۀ میدان ویگلر جهت تقویت و افزایش توان میدان تابشی استفاده شده است. بر اساس شبیه‌سازی‌های سه بعدی صورت گرفته با استفاده از کد MEDUSA، مشخص شد که در صورت، استفاده از روش کشیدگی میدان ویگلر، توان تابش اشباع به میزان قابل ملاحظه‌ای افزایش پیدا می-کند. همچنین نشان داده شد که پیش دسته‌بندی پرتو الکترونی، علاوه بر تقویت توان تابشی می‌تواند باعث تسریع در فرآیند رشد میدان تابشی و در نتیجه کاهش طول اشباع در لیزر الکترون آزاد شود. بنابراین، استفاده از روش پیش دسته‌بندی باریکۀ الکترونی به همراه کشیدگی میدان ویگلر می‌تواند نقش بسیار مهمی در کوچک‌سازی و تقویت توان تابشی لیزر الکترون آزاد داشته باشد.
