具有“安静”束团的自由电子激光中的受激相干自发辐射

针对平面自由电子激光（FEL）配置，我们研究了在不同束团噪声水平下由束流电流梯度驱动的受激相干自发辐射。为了进行大量模拟以获得统计有效的结果，我们开发了一种基于描述场演化的克莱因-戈登方程积分解的高内存和时间效率的一维模拟代码。分析中始终保留了由散粒噪声引起的电子束密度纵向颗粒性。通过使用Xie拟合公式计算的有效FEL参数，在模拟中考虑了横向发射度和衍射等三维效应。计算基于具有SwissFEL注入器束参数的FEL模型进行。结果表明，需要将噪声降低到散粒噪声水平以下几个数量级才能减轻噪声效应。我们提出了一种新方案，该方案允许形成具有降低噪声水平和束尾高电流梯度的电子束团，以增强相干自发辐射。所提出的方案利用了噪声降低和受控微聚束不稳定性效应，由激光加热器、散粒噪声抑制段以及聚束压缩器组成。估计了有无激光加热器时的噪声因子和微聚束增益。我们发现，对于有限横向尺寸的电子束，可以实现散粒噪声降低三个数量级。