Analytical solution of phase space evolution of electrons in a SASE FEL

SASE FELでの電子の位相空間分布発展の解析解

西森 信行

Nishimori, Nobuyuki

飽和前のSASE FELの電子の位相空間分布の時間発展の解析解を、1次元FEL方程式を用いて求めた。解析解は1次元FEL方程式を用い、ショットノイズの効果を採り入れたシミュレーション計算結果とよく一致する。SASE放射光電場は電子の最適なバンチングが起こったときに飽和に至る。最適なバンチングの条件からSASEでよく知られた飽和条件のNw 1を導き出す。

The phase space evolution of electrons in a self-amplified spontaneous emission (SASE) FEL operating in the linear regime before saturation is solved analytically from the one dimensional (1D) FEL equaiton. The analytical solution agrees well with a time-dependent numerical simulation which solves the 1D FEL equation in an exact manner and includes a shot-noise effect. The radiation field reaches saturation when the optimum bunching of the electrons is formed on the scale of the resonant wavelength. The optimum bunching leads to the well known saturation condition Nw 1.