Intense FEL light pulses with a length of three optical cycles produced at zero detuning of an optical cavity length

光共振器の完全同期長において生成された、3サイクル幅の高強度自由電子レーザー光

西森 信行; 永井 良治

Nishimori, Nobuyuki; Nagai, Ryoji

FELオシレーターの光共振器長を完全同期長に設定した状態で、FEL発振の飽和状態が消えずに残ることが初めて観測された。また、そのときのFEL光のパルス長は半値全幅で250fs,波長は22umであった。250fsというパルス幅は光のサイクル数に換算すると3サイクルに相当する。これは、今までに実現されている世界のFELの中でも最小サイクルである。FELの1パルスのエネルギーは200uJ程度なので、ピークパワーは0.8GWに達している。完全同期長における飽和発振は従来のFEL理論では許されておらず、その物理的なメカニズムは現在も研究が進められている。

We have observed sustained saturation in a Free-Electron Laser (FEL) oscillator at zero detuning of an optical cavity for the first time, and confirmed that the optical pulse length at zero detuning is 250 fs FWHM at wavelength of 22 um. The optical length corresponds to three optical cycles, which is the fewest cycles ever achieved at FELs in the world. The peak FEL power reaches 0.8 GW with the single optical pulse energy of 200 uJ. The sustained lasing at zero detuning is not allowed in conventional FEL oscillator theories and the physical mechanism is under investigation.