Het effect van transversale modi in een golfpijp-resonator op de resonantieconditie van een Compton Vrije-Elktronen-Laser

In een Vrije-Elektronen-Laser (FEL), waar de resonator de structuur heeft van een golfpijp, heeft de fasesnelheid van het licht een significante impact op de golflengte van het gegenereerde licht. Dit is een effect dat bekend is in Raman-FEL’s maar het is minder bekend dat het ook een belangrijke rol kan spelen in Compton FEL’s. Het effect is experimenteel geverifieerd in onze 6 MeV Compton FEL. De FEL heeft een golfpijp-resonator met vlakke eindspiegels waarin concentrisch een gat is gemaakt voor de inkoppeling van de elektronen en de uitkoppeling van het licht. Opeenvolgende transversale modes, die elk hun eigen fasesnelheid hebben, zijn duidelijk in het golflengte spectrum te onderscheiden. Gelijktijdige resonanties met een golflengte verschil van 5% zijn gemeten. In gangbare lasers is dit verschil doorgaans niet groter dan 0.1%

The "TEU-FEL" project

The free-electron laser of the TEU-FEL project will be based on a 6 MeV photo-cathode linac as injector, a 25 MeV race-track microtron as main accelerator and a hybrid, 25 mm period undulator. The project will be carried out in two phases. In phase one only the 6 MeV linac will be used, The FEL will then produce tunable radiation around 200 µm. In phase two the linac will be used as an injector for the microtron. The FEL will then produce tunable radiation around 10 µm. Technical information will be presented on the different subsystems

Vrije-Elektronen-Laser werk aan de Universiteit van Twente in samenwerking met het Nederlands Centrum voor Laser Research

In de vakgroep Quantum Elektronica van de Faculteit Technische Natuurkunde aan de Universiteit Twente zijn momenteel drie Vrije-Elektronen-Laser projecten operationeel. De projecten worden uitgevoerd in nauwe samenwerking met het Nederlands Centrum voor Laser Research. Het FEL-onderzoek binnen de vakgroep richt zich met name op de fysische aspecten van het FEL-mechanisme en de technologische ontwikkeling van componenten voor een effectieve produktie van straling. Ook wordt veel aandacht besteed aan de ontwikkeling van diagnostiek, zowel voor de elektronenbundel als voor de optische bundel. Veel componenten zijn in huis ontwikkeld en gebouwd. Op deze wijze wordt getracht FEL’s aantrekkelijk te maken voor industriële toepassingen. Dit laatste aspect krijgt met name veel aandacht in de samenwerking met het NCLR. Hieronder volgt een korte beschrijving van de verschillende projecten

Cs–K–Te photo cathodes: a promising electron source for free-electron lasers

The characteristics of Cs–K–Te photo-cathodes when used in a photo-cathode linear accelerator will be presented together with a short review of their photo-emissive properties. The cathodes have been illuminated by light pulses obtained by frequency quadrupling the light of a Nd:YLF laser. The emitted electrons have been accelerated in a 1.3 GHz RF linear accelerator operating at an energy of 6 MeV. The quantum efficiency of the Cs–K–Te cathodes at 259 nm decreases exponentially with operation time, but recovers partially during storage in UHV between successive operating sessions. These two effects tend to compensate for long times, so that saturation of the quantum efficiency value at about 2% is reached after 20 h of operation. A Cs–K–Te cathode, degraded by use in the accelerator, can be rejuvenated to about 60% of its initial quantum efficiency by heating it to 120°C for 1 hour

Lasing experiments at TEUFEL

The waveguide structure of the resonator of the TEUFEL system has a significant impact on the resonance condition for lasing. The phase velocity of the modes in the waveguide shifts the resonance wavelength to larger values. Although this effect is known in Raman type FELs, it is less known that this mechanism has a severe impact on the resonance condition for Compton-type FELs. Due to this effect, various modes, that differ significantly in wavelength, can be resonant simultaneously. This paper shows that the mode spacing between adjacent modes can be as large as 5%, whereas, the gain bandwidth is not more than 1%

The effect of transverse modes in a wave-guide resonator on the resonance condition of a compton FEL

In a free electron laser where the resonator has a wave-guide structure the phase velocity of the light has a significant impact on the wavelength of the output radiation. This effect is well known in Raman-type FEL's. It is however less known that this effect can also play an important role in Compton-type FEL's. This effect has been experimentally verified in our 6 MeV Compton-type FEL, having a wave-guide resonator with a hole in the outcoupling mirror. Successive transverse modes, which have distinct phase velocities, show up at different wavelengths in the output spectrum. The difference appeared to be as large as 5% of the resonance wavelength. In normal lasers this difference is not more than about 0.1%