FEL oscillation with a high extraction efficiency at JAEA ERL FEL

原子力機構エネルギー回収リニアック自由電子レーザーの高効率レーザー発振

西森 信行; 羽島 良一; 飯島 北斗; 菊澤 信宏 ; 峰原 英介; 永井 良治; 西谷 智博; 沢村 勝

Nishimori, Nobuyuki; Hajima, Ryoichi; Iijima, Hokuto; Kikuzawa, Nobuhiro; Minehara, Eisuke; Nagai, Ryoji; Nishitani, Tomohiro; Sawamura, Masaru

エネルギー回収リニアックを用いたオシレーター型自由電子レーザー(FEL)が直面している技術的なチャレンジの一つに、FELの変換効率をできるだけ高くするという目標がある。高い変換効率を持つFELの実現が、高出力FEL達成に必要なトータル電流を減らすことやFELミクロパルスの幅を狭くすること(さまざまな応用研究にとって重要)につながる。JAEA ERL FELではエネルギーアクセプタンス7%のエネルギー回収ループが用いられていたが、最近電子バンチの繰り返し周波数を2倍に増やすことで、FELの発振効率2%以上を達成し、それに伴い現状のエネルギーアクセプタンスを超えるエネルギー幅を持つ電子ビームをエネルギー回収ループに通す必要が出てきた。講演では、JAEA ERL FELで達成された高効率FEL発振について開発の現状をまとめる。

One of challenges that high power FEL oscillators with energy recovery linac (ERL) are facing is to increase the extraction FEL efficiency as high as possible. The high efficiency oscillation relaxes the total beam current needed for high power lasing and makes the FEL optical pulse length shorter, which is useful for various applications. A triple bend achromat loop with energy acceptance of 7 % has been used in an ERL FEL at JAEA. Recently we have achieved the efficiency exceeding 2 %, which accompanies large energy spread beyond the energy acceptance of the loop, by doubling the electron bunch repetition rate. The optical pulse can now interact with a fresh electron bunch every round trip, while it overlapped with an injected electron every two round trips before the doubling of the bunch repetition. This talk will summarize our recent development of a high power FEL with a high extraction efficiency at JAEA ERL FEL.