通过波荡器渐变恢复能量压缩 LWFA 电子束的相位同步以用于自由电子激光
加速器物理
2026-05-13 v1
摘要
激光尾波场加速器（LWFA）是自由电子激光（FEL）极具吸引力的紧凑型驱动源，因为它们能在厘米级加速距离内产生具有高峰值电流的飞秒电子束。然而，它们相对较大的能散仍然是高增益 FEL 运行的主要障碍。尽管束团能量压缩可以将切片能散降低到适合 FEL 放大的水平，但它也会引入强烈的能量啁啾。能量啁啾使 FEL 共振沿平面波荡器失谐，导致电子与辐射场之间的相位滑移，降低群聚效率，并削弱辐射功率和光谱质量。本文研究了一种纵向渐变波荡器，用于补偿由能量压缩 LWFA 束驱动的自放大自发辐射（SASE）FEL 中啁啾引起的共振失配。通过三维非平均模拟，我们表明优化的渐变轮廓恢复了电子-辐射相位同步，并相对于非渐变情况显著提高了饱和功率和光谱特性。我们还评估了该方案对 LWFA 运行中典型的逐发束流能量波动的敏感性。结果表明，波荡器渐变是减轻紧凑型等离子体基 FEL 中啁啾引起性能下降的有效方法。
引用
@article{arxiv.2605.11548,
title = {Phase synchronization recovery in energy-compressed LWFA electron beams for free-electron lasers via undulator tapering},
author = {Shan-You Teng and Wai-Keung Lau and Shih-Hung Chen and Wei-Yuan Chiang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2605.11548},
year = {2026}
}