Experimental study of the FEL with a tapered undulator and numerical simulations of short pulse free electron lasers [Elektronische Ressource] / von Sergiy Khodyachykh

ExperimentalStudyoftheFELwithaTaperedUndulatorandNumericalSimulationsofShortPulseFreeElectronLasersVom Fachbereich Physikder Technischen Universitat¨ Darmstadtzur Erlangung des Gradeseines Doktors der Naturwissenschaften(Dr. rer. nat.)genehmigteDissertationangefertigt vonSergiy Khodyachykhaus KharkivOktober 2002DarmstadtD17Referent: Professor Dr. rer. nat. Dr. h.c. mult. A. RichterKorreferent: Dr.-Ing. W. SeeligTag der Einreichung: 29.10.2002Tag der Prufung:¨ 09.12.2002ZusammenfassungIn der vorliegenden Arbeit wurde systematisch experimentell als auch theoretischuntersucht, in wieweit das ”Tapern” des Undulators eines Freie Elektronen Lasersdessen Wirkungsgrad beeinflusst. Dazu sind die am supraleitenden Darmstadter¨Elektronenbeschleuniger S-DALINAC bei einer Elektronenenergie von 31 MeVund bei einer Wellenlange von 7 µm durchgefuhrten Messungen analysiert worden.¨ ¨Der Tapering Effekt wurde fur Werte von α =−16.48,−14.14,−9.44,−4.73, 4.74¨und 9.5 untersucht. Dabei zeigen die experimentellen Ergebnisse eine Erhohung¨des FEL Wirkungsgrads von etwa 15% fur¨ Tapering Werte in der N¨ahe von α =−4.73 und 4.74.Die experimentellen Ergebnisse wurden mit den theoretischen Vorhersagen einessehr aufwendigen Simulationsprogramms verglichen. Fur diesen Zweck musste¨das Simulationsprogramm erheblich erweitert werden, um unter den Bedingungendes FEL am S-DALINAC einsatzfahig zu sein. Die Eingabeparameter des eindi-¨mensionalen Codes wurden, z.B.