JPH11238948A - 自由電子レーザ共振器 - Google Patents
自由電子レーザ共振器Info
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- JPH11238948A JPH11238948A JP5625598A JP5625598A JPH11238948A JP H11238948 A JPH11238948 A JP H11238948A JP 5625598 A JP5625598 A JP 5625598A JP 5625598 A JP5625598 A JP 5625598A JP H11238948 A JPH11238948 A JP H11238948A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 共振ミラー間距離をより短くしてレーザの立
ち上がりを速くし、また放射線の発生を少なくして放射
線遮蔽の負担を小さくした自由電子レーザ共振器を提供
する。 【解決手段】 アンジュレータ７を挟んで対向する共振
器ミラー４、９を格納するミラーチャンバー５、１０の
一方または両方に電子ビームを導入する真空ダクトを接
続し電子ビームがミラーチャンバー内を通過して供給あ
るいは排出されるようにして、共振光の軸と供給される
電子ビームの軸間距離を短くしたことを特徴とする線形
加速器を利用した自由電子レーザ共振器。
ち上がりを速くし、また放射線の発生を少なくして放射
線遮蔽の負担を小さくした自由電子レーザ共振器を提供
する。 【解決手段】 アンジュレータ７を挟んで対向する共振
器ミラー４、９を格納するミラーチャンバー５、１０の
一方または両方に電子ビームを導入する真空ダクトを接
続し電子ビームがミラーチャンバー内を通過して供給あ
るいは排出されるようにして、共振光の軸と供給される
電子ビームの軸間距離を短くしたことを特徴とする線形
加速器を利用した自由電子レーザ共振器。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、自由電子レーザ装
置に用いられるレーザ共振器に関し、特に線形加速器を
用いた自由電子レーザ共振器に関する。
置に用いられるレーザ共振器に関し、特に線形加速器を
用いた自由電子レーザ共振器に関する。
【０００２】
【従来の技術】自由電子レーザ装置、特に線形加速器を
用いたレーザ装置は、紫外域から遠赤外域までのレーザ
を発生することができ、多くの施設において物理、化
学、医学等様々な分野について利用研究が行われてきて
いる。自由電子レーザ装置のレーザの立ち上がりは、ビ
ームの質で左右される利得と共振ミラー間距離すなわち
共振器長によって決定され、利得が大きく共振器長が短
いほど早く立ち上がり、長いレーザ発振時間が得られる
ので、利用可能な時間が増加する。したがって、共振器
長はできるだけ短くすることが好ましい。
用いたレーザ装置は、紫外域から遠赤外域までのレーザ
を発生することができ、多くの施設において物理、化
学、医学等様々な分野について利用研究が行われてきて
いる。自由電子レーザ装置のレーザの立ち上がりは、ビ
ームの質で左右される利得と共振ミラー間距離すなわち
共振器長によって決定され、利得が大きく共振器長が短
いほど早く立ち上がり、長いレーザ発振時間が得られる
ので、利用可能な時間が増加する。したがって、共振器
長はできるだけ短くすることが好ましい。
【０００３】ところで、図７に概略配置図で示す従来の
自由電子レーザ装置は、電子銃から発射される電子を主
加速器で相対論的に加速して偏向電磁石によりアンジュ
レータに導き、ここで周期的な磁場により蛇行させて横
方向の速度成分を与え、共振ミラーの間で往復する光の
ビームと重畳させて相互作用を誘起しコヒーレントな自
由電子レーザを発生する。
自由電子レーザ装置は、電子銃から発射される電子を主
加速器で相対論的に加速して偏向電磁石によりアンジュ
レータに導き、ここで周期的な磁場により蛇行させて横
方向の速度成分を与え、共振ミラーの間で往復する光の
ビームと重畳させて相互作用を誘起しコヒーレントな自
由電子レーザを発生する。
【０００４】図示した従来装置では、共振ミラーを格納
するチャンバーとアンジュレータの間に偏向電磁石を設
けて、電子ビームを偏向させてレーザビーム軸に重ね、
またビームダンパーに排出していた。このため、偏向電
磁石をミラー間に挿入しなければならない上、偏向電磁
石に繋がる電子ビーム用真空ダクトと共振ミラー用チャ
ンバーがぶつからないように配置しなければならず、共
振ミラー間距離には制約があった。
するチャンバーとアンジュレータの間に偏向電磁石を設
けて、電子ビームを偏向させてレーザビーム軸に重ね、
またビームダンパーに排出していた。このため、偏向電
磁石をミラー間に挿入しなければならない上、偏向電磁
石に繋がる電子ビーム用真空ダクトと共振ミラー用チャ
ンバーがぶつからないように配置しなければならず、共
振ミラー間距離には制約があった。
【０００５】また、電子ビーム用チャンバーとミラーチ
ャンバーが衝突しないようにするため電子ビームの入射
軸をレーザ光軸と十分離さなければならない。従来両軸
間の距離を２０ｃｍ以下にすることは極めて困難であっ
た。さらに、偏向電磁石位置における電子ビーム軌跡の
曲率が大きく、特にビームエネルギー調整時などには電
子ビームがチャンバー壁に衝突して放射線が発生するの
で、厚い遮蔽壁を準備しなければならない。
ャンバーが衝突しないようにするため電子ビームの入射
軸をレーザ光軸と十分離さなければならない。従来両軸
間の距離を２０ｃｍ以下にすることは極めて困難であっ
た。さらに、偏向電磁石位置における電子ビーム軌跡の
曲率が大きく、特にビームエネルギー調整時などには電
子ビームがチャンバー壁に衝突して放射線が発生するの
で、厚い遮蔽壁を準備しなければならない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明が解決
しようとする課題は、自由電子レーザ装置の共振ミラー
間距離をより短くしてレーザの立ち上がりを速くし、ま
た放射線の発生を少なくして放射線遮蔽の負担をより小
さくした自由電子レーザ共振器を提供することである。
しようとする課題は、自由電子レーザ装置の共振ミラー
間距離をより短くしてレーザの立ち上がりを速くし、ま
た放射線の発生を少なくして放射線遮蔽の負担をより小
さくした自由電子レーザ共振器を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明のアンジュレータを挟んで共振するレーザ光
の光軸に対して平行に供給される電子ビームをレーザ光
と同軸に重ねて作用させる自由電子レーザ共振器は、ア
ンジュレータを挟んで対向する共振器ミラーを格納する
ミラーチャンバーの一方に電子ビームを導入する真空ダ
クトを接続し電子ビームがミラーチャンバー内を通過し
て供給されるようにしたことを特徴とする。
め、本発明のアンジュレータを挟んで共振するレーザ光
の光軸に対して平行に供給される電子ビームをレーザ光
と同軸に重ねて作用させる自由電子レーザ共振器は、ア
ンジュレータを挟んで対向する共振器ミラーを格納する
ミラーチャンバーの一方に電子ビームを導入する真空ダ
クトを接続し電子ビームがミラーチャンバー内を通過し
て供給されるようにしたことを特徴とする。
【０００８】本発明の自由電子レーザ共振器は、アンジ
ュレータに供給する電子ビームの軌道が共振ミーラ間を
共振するレーザのための真空ダクト中を通り電子ビーム
用の真空ダクトと共用するため、２本の真空ダクトの衝
突を考慮する必要がなく、レーザ光軸と電子ビーム軸を
極めて近くすることができ、たとえば１０ｃｍ以下に近
付けることも容易である。また両方の軸が近いため、大
きな偏向磁石をミラーの間に挟む必要がない。したがっ
て、共振ミラー用チャンバー間の距離は従来より大幅に
短くすることができる。また、電子ビーム軌道の曲率が
小さいため、ビームエネルギーを調整する場合にも電子
がチャンバーに衝突して発生する放射線は減少するの
で、より簡易な装置で放射線遮蔽ができる。
ュレータに供給する電子ビームの軌道が共振ミーラ間を
共振するレーザのための真空ダクト中を通り電子ビーム
用の真空ダクトと共用するため、２本の真空ダクトの衝
突を考慮する必要がなく、レーザ光軸と電子ビーム軸を
極めて近くすることができ、たとえば１０ｃｍ以下に近
付けることも容易である。また両方の軸が近いため、大
きな偏向磁石をミラーの間に挟む必要がない。したがっ
て、共振ミラー用チャンバー間の距離は従来より大幅に
短くすることができる。また、電子ビーム軌道の曲率が
小さいため、ビームエネルギーを調整する場合にも電子
がチャンバーに衝突して発生する放射線は減少するの
で、より簡易な装置で放射線遮蔽ができる。
【０００９】また、本発明の自由電子レーザ共振器は、
アンジュレータの下流側にあるミラーチャンバーにビー
ムダンパと繋ぐ真空ダクトを接続し、電子ビームがその
ミラーチャンバー内を通過して排出されるようにしても
よい。アンジュレータを通過した後の電子ビームはビー
ムダンパ中に廃棄されるが、ここでも電子ビーム軌道が
大きく偏向しないようにすることにより、ミラーチャン
バーをよりアンジュレータに近付けることが可能とな
り、共振器長がより短くなる。
アンジュレータの下流側にあるミラーチャンバーにビー
ムダンパと繋ぐ真空ダクトを接続し、電子ビームがその
ミラーチャンバー内を通過して排出されるようにしても
よい。アンジュレータを通過した後の電子ビームはビー
ムダンパ中に廃棄されるが、ここでも電子ビーム軌道が
大きく偏向しないようにすることにより、ミラーチャン
バーをよりアンジュレータに近付けることが可能とな
り、共振器長がより短くなる。
【００１０】なお、電子を供給する電子ビーム軸と光ビ
ームの軸がずれている場合に、これを一致させるため極
性の異なる１対の偏向磁石を設ける必要があるが、一方
の磁石をミラーチャンバーの上流に他方の磁石を下流に
配設しても良く、またミラーチャンバーとアンジュレー
タの間に１対の偏向磁石を共に配設しても良い。本発明
の自由電子レーザ共振器に用いる偏向磁石は、電子ビー
ムの偏向量が小さいので、従来と比較すると弱い磁場を
発生する小型のもので十分であるから、僅かな空間があ
れば設置が可能で、偏向磁石を介在させても共振器長は
十分短くすることができる。
ームの軸がずれている場合に、これを一致させるため極
性の異なる１対の偏向磁石を設ける必要があるが、一方
の磁石をミラーチャンバーの上流に他方の磁石を下流に
配設しても良く、またミラーチャンバーとアンジュレー
タの間に１対の偏向磁石を共に配設しても良い。本発明
の自由電子レーザ共振器に用いる偏向磁石は、電子ビー
ムの偏向量が小さいので、従来と比較すると弱い磁場を
発生する小型のもので十分であるから、僅かな空間があ
れば設置が可能で、偏向磁石を介在させても共振器長は
十分短くすることができる。
【００１１】また、共振器ミラーの一部に電子ビームを
通す空間を設けても良い。この空間は切り欠きでも孔で
も良く、この空間に電子ビームを通すことにより電子ビ
ーム軌道を光軸により近付けるため、共振器ミラー間距
離をさらに短くすることができる。
通す空間を設けても良い。この空間は切り欠きでも孔で
も良く、この空間に電子ビームを通すことにより電子ビ
ーム軌道を光軸により近付けるため、共振器ミラー間距
離をさらに短くすることができる。
【００１２】なお、共振器ミラーの中心に電子ビームを
通す空間を有し、この空間を通して電子ビームをレーザ
光と同軸に共振器に導入するようにしてもよい。このよ
うに電子ビームと光軸が一致するように構成すれば、電
子ビームを偏向する必要が無く、電子ビーム軌道は偏向
磁石を使わず電子銃から共振器まで一直線に配置するこ
とができる。したがって共振器長が短くなる。さらに、
電子ビームの偏向位置における放射線の発生が無く、ビ
ームダンパー周辺における放射線のみを考慮した簡単な
放射線遮蔽機構で十分になる利点がある。
通す空間を有し、この空間を通して電子ビームをレーザ
光と同軸に共振器に導入するようにしてもよい。このよ
うに電子ビームと光軸が一致するように構成すれば、電
子ビームを偏向する必要が無く、電子ビーム軌道は偏向
磁石を使わず電子銃から共振器まで一直線に配置するこ
とができる。したがって共振器長が短くなる。さらに、
電子ビームの偏向位置における放射線の発生が無く、ビ
ームダンパー周辺における放射線のみを考慮した簡単な
放射線遮蔽機構で十分になる利点がある。
【００１３】また、自由電子レーザを取り出すための反
射ミラーを備え、この反射ミラーの中心に電子ビームを
通す空間を有するようにすると、ビームダンパーも直線
上に配置することができるため、自由電子レーザ装置の
構造が極めて単純になり、製作および設置におけるコス
トを低減することができる。
射ミラーを備え、この反射ミラーの中心に電子ビームを
通す空間を有するようにすると、ビームダンパーも直線
上に配置することができるため、自由電子レーザ装置の
構造が極めて単純になり、製作および設置におけるコス
トを低減することができる。
【００１４】なお、本発明の自由電子レーザ装置は、上
記のいずれかの自由電子レーザ共振器を備えることを特
徴とする。上記のような共振器ミラーの間隔が短く電子
ビームの偏向が小さい共振器を用いて構成した自由電子
レーザ装置は、レーザの立ち上がりが速く直ちに目的の
レーザを発生させることができレーザ光利用可能時間が
長くなるため使用効率がよい。また、装置全体の長さが
短くなり装置の小型化ができる上、放射線遮蔽機構が簡
易になるので装置コストが低下する。
記のいずれかの自由電子レーザ共振器を備えることを特
徴とする。上記のような共振器ミラーの間隔が短く電子
ビームの偏向が小さい共振器を用いて構成した自由電子
レーザ装置は、レーザの立ち上がりが速く直ちに目的の
レーザを発生させることができレーザ光利用可能時間が
長くなるため使用効率がよい。また、装置全体の長さが
短くなり装置の小型化ができる上、放射線遮蔽機構が簡
易になるので装置コストが低下する。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の詳
細を実施例に基づいて説明する。図１は本発明の自由電
子レーザ共振器の第１の実施例を用いた自由電子レーザ
発生装置を示す構成図、図２は第１実施例の別の態様を
示す自由電子レーザ発生装置の構成図、図３は本実施例
に用いる共振器ミラーの１例を示す正面図、図４はその
別の例を示す正面図、図５はその使用状態の断面図であ
る。図６は本発明の自由電子レーザ共振器の第２の実施
例を用いた自由電子レーザ発生装置を示す構成図であ
る。
細を実施例に基づいて説明する。図１は本発明の自由電
子レーザ共振器の第１の実施例を用いた自由電子レーザ
発生装置を示す構成図、図２は第１実施例の別の態様を
示す自由電子レーザ発生装置の構成図、図３は本実施例
に用いる共振器ミラーの１例を示す正面図、図４はその
別の例を示す正面図、図５はその使用状態の断面図であ
る。図６は本発明の自由電子レーザ共振器の第２の実施
例を用いた自由電子レーザ発生装置を示す構成図であ
る。
【００１６】
【実施例１】本実施例の自由電子レーザ共振器は、図１
に見られるように、電子銃１、主加速器２、第１の偏向
磁石３、第１の共振器ミラー４を収納した第１のミラー
チャンバー５、第２の偏向磁石６、アンジュレータ７、
第３の偏向磁石８、第２の共振器ミラー９を収納した第
２のミラーチャンバー１０、およびビームダンパー１１
から構成され、これらは真空ダクトで連結されている。
に見られるように、電子銃１、主加速器２、第１の偏向
磁石３、第１の共振器ミラー４を収納した第１のミラー
チャンバー５、第２の偏向磁石６、アンジュレータ７、
第３の偏向磁石８、第２の共振器ミラー９を収納した第
２のミラーチャンバー１０、およびビームダンパー１１
から構成され、これらは真空ダクトで連結されている。
【００１７】第１共振器ミラー４と第２共振器ミラーは
アンジュレータ７を挟んで対向し、アンジュレータ中で
発生したシンクロトロン光を反射して共振させる。な
お、レーザ光の取り出しは、ブリュスタープレートを用
いたブリュスターカップリングによっても、第２共振器
ミラー９の中心部に設けた小さな孔から取り出すホール
カップリングによっても良い。
アンジュレータ７を挟んで対向し、アンジュレータ中で
発生したシンクロトロン光を反射して共振させる。な
お、レーザ光の取り出しは、ブリュスタープレートを用
いたブリュスターカップリングによっても、第２共振器
ミラー９の中心部に設けた小さな孔から取り出すホール
カップリングによっても良い。
【００１８】第１偏向磁石３と第２偏向磁石６は互いに
反対方向の同じ強さの磁場を発生するように調整され、
電子銃１から放射され主加速器２で相対論的速度まで加
速された電子ビームを偏向させて第１ミラーチャンバー
５を通過させた後、共振器内の共振光と同軸にして、ア
ンジュレータ７内で光ビームと電子ビーム間の相互作用
を誘起してレーザ光の増幅を行わせる。アンジュレータ
７を通過した電子ビームは第３偏向磁石８で偏向されて
ビームダンパー１１に廃棄される。
反対方向の同じ強さの磁場を発生するように調整され、
電子銃１から放射され主加速器２で相対論的速度まで加
速された電子ビームを偏向させて第１ミラーチャンバー
５を通過させた後、共振器内の共振光と同軸にして、ア
ンジュレータ７内で光ビームと電子ビーム間の相互作用
を誘起してレーザ光の増幅を行わせる。アンジュレータ
７を通過した電子ビームは第３偏向磁石８で偏向されて
ビームダンパー１１に廃棄される。
【００１９】本実施例の自由電子レーザ共振器は、電子
ビームがミラーチャンバー４の中を通るため、主加速器
２における電子ビームの軸とアンジュレータ７における
光軸の間の距離が極めて近く、電子ビームを共振光の光
軸に一致させるために偏向させる角度を極く小さくする
ことができる。したがって第１ミラーチャンバー４とア
ンジュレータ７との間に従来と比較すると十分小型化さ
れた第２偏向磁石６を挿入すればよく、また電子ビーム
を偏向磁石まで搬送する真空ダクトは第１ミラーチャン
バー４とアンジュレータ７を連結する光用真空ダクトと
共用するので別の電子用真空ダクトがいらない。
ビームがミラーチャンバー４の中を通るため、主加速器
２における電子ビームの軸とアンジュレータ７における
光軸の間の距離が極めて近く、電子ビームを共振光の光
軸に一致させるために偏向させる角度を極く小さくする
ことができる。したがって第１ミラーチャンバー４とア
ンジュレータ７との間に従来と比較すると十分小型化さ
れた第２偏向磁石６を挿入すればよく、また電子ビーム
を偏向磁石まで搬送する真空ダクトは第１ミラーチャン
バー４とアンジュレータ７を連結する光用真空ダクトと
共用するので別の電子用真空ダクトがいらない。
【００２０】このため、第１ミラーチャンバー４とアン
ジュレータ７の間の距離が短くなり、共振器長が大幅に
短縮できる。レーザの立ち上がりが速くなりレーザ発振
時間が長くなるので、レーザ利用時間が増加する。ま
た、第１偏向磁石３と第２偏向磁石６の位置における電
子ビームの偏向量が小さいため、装置を立ち上げる時や
ビームエネルギーを変更する時などにも電子ビームが真
空ダクトの壁に当たって発生する放射線の量が少ない。
したがって、この周辺における放射線遮蔽装置がより簡
易になり経済的である。
ジュレータ７の間の距離が短くなり、共振器長が大幅に
短縮できる。レーザの立ち上がりが速くなりレーザ発振
時間が長くなるので、レーザ利用時間が増加する。ま
た、第１偏向磁石３と第２偏向磁石６の位置における電
子ビームの偏向量が小さいため、装置を立ち上げる時や
ビームエネルギーを変更する時などにも電子ビームが真
空ダクトの壁に当たって発生する放射線の量が少ない。
したがって、この周辺における放射線遮蔽装置がより簡
易になり経済的である。
【００２１】図２に示した自由電子レーザ共振器は、図
１のものと異なる位置に偏向磁石を配置したことが主な
相違点であるので、同じ機能を有する要素に同じ参照番
号を付して説明を簡単にする。本態様の自由電子レーザ
共振器は、電子銃１、主加速器２、第１共振器ミラー４
を収納した第１ミラーチャンバー５、第１偏向磁石１
２、第２偏向磁石１３、アンジュレータ７、第３偏向磁
石１４、第４偏向磁石１５、第２共振器ミラー９を収納
した第２ミラーチャンバー１０、およびビームダンパー
１１から構成され、これらは真空ダクトで連結されてい
る。
１のものと異なる位置に偏向磁石を配置したことが主な
相違点であるので、同じ機能を有する要素に同じ参照番
号を付して説明を簡単にする。本態様の自由電子レーザ
共振器は、電子銃１、主加速器２、第１共振器ミラー４
を収納した第１ミラーチャンバー５、第１偏向磁石１
２、第２偏向磁石１３、アンジュレータ７、第３偏向磁
石１４、第４偏向磁石１５、第２共振器ミラー９を収納
した第２ミラーチャンバー１０、およびビームダンパー
１１から構成され、これらは真空ダクトで連結されてい
る。
【００２２】主加速器２から供給される電子ビームは、
第１ミラーチャンバー５に直接導入され第１共振器ミラ
ー４の脇を通過した後、第１偏向磁石１２と第２偏向磁
石１３によって軌道を平行移動してアンジュレータ７内
を共振する光の軸と合致して、光ビームとの相互作用を
誘起してレーザ光の増幅を行わせる。 アンジュレータ
７を通過した電子ビームは第３偏向磁石１４と第４偏向
磁石１５で偏向されてビームダンパー１１に廃棄され
る。第１偏向磁石１２と第２偏向磁石１３、および第３
偏向磁石１４と第４偏向磁石１５はそれぞれ対になって
いて、互いに磁極の向きが反対で磁束密度が等しくなる
ように調整されている。
第１ミラーチャンバー５に直接導入され第１共振器ミラ
ー４の脇を通過した後、第１偏向磁石１２と第２偏向磁
石１３によって軌道を平行移動してアンジュレータ７内
を共振する光の軸と合致して、光ビームとの相互作用を
誘起してレーザ光の増幅を行わせる。 アンジュレータ
７を通過した電子ビームは第３偏向磁石１４と第４偏向
磁石１５で偏向されてビームダンパー１１に廃棄され
る。第１偏向磁石１２と第２偏向磁石１３、および第３
偏向磁石１４と第４偏向磁石１５はそれぞれ対になって
いて、互いに磁極の向きが反対で磁束密度が等しくなる
ように調整されている。
【００２３】電子ビーム軸と光軸の距離が小さければ、
対にした偏向磁石は小型で十分なのでアンジュレータ７
の前後に密接して設置することができる。対の磁石を密
接して設置したときは両者の間の調整が容易になり、ま
た装置全体の構成が簡易になる利点がある。
対にした偏向磁石は小型で十分なのでアンジュレータ７
の前後に密接して設置することができる。対の磁石を密
接して設置したときは両者の間の調整が容易になり、ま
た装置全体の構成が簡易になる利点がある。
【００２４】なお、電子ビームが通過するミラーチャン
バー５、１０に収納した共振器ミラーの一部に電子ビー
ムを通す空間を設けることにより、アンジュレータ７中
の光軸と主加速器２から注入する電子ビームの軸をもっ
と近付けることができる。図３は共振器ミラー１６の周
辺部を一部切り欠き部１７を形成して電子ビーム１８を
通すようにしたものを示すものである。
バー５、１０に収納した共振器ミラーの一部に電子ビー
ムを通す空間を設けることにより、アンジュレータ７中
の光軸と主加速器２から注入する電子ビームの軸をもっ
と近付けることができる。図３は共振器ミラー１６の周
辺部を一部切り欠き部１７を形成して電子ビーム１８を
通すようにしたものを示すものである。
【００２５】また、図４は共振器ミラー１９の内部にビ
ーム通過用の穴２０を開けて電子ビームを通すようにし
たものを示した正面図であり、図５はこの共振器ミラー
１９で反射する光ビーム２１とビーム通過用穴２０から
注入される電子ビーム２２との関係を示す断面図であ
る。光ビームは共振器ミラーの広い範囲を用いて反射す
るため、共振器ミラーの一部に小さな穴が存在しても共
振を維持することが可能である。光ビーム２１の軸と電
子ビーム２２の軸はミラー中心とビーム通過用穴の中心
との距離に等しく、十分に近い。
ーム通過用の穴２０を開けて電子ビームを通すようにし
たものを示した正面図であり、図５はこの共振器ミラー
１９で反射する光ビーム２１とビーム通過用穴２０から
注入される電子ビーム２２との関係を示す断面図であ
る。光ビームは共振器ミラーの広い範囲を用いて反射す
るため、共振器ミラーの一部に小さな穴が存在しても共
振を維持することが可能である。光ビーム２１の軸と電
子ビーム２２の軸はミラー中心とビーム通過用穴の中心
との距離に等しく、十分に近い。
【００２６】このような共振器ミラーを用いることによ
り、電子ビームの軌道を変更するための磁場はさらに弱
くて良くなり、偏向磁石はさらに小型化し、調整時など
における放射線発生もさらに抑制できる。なお、特に切
り欠き部を有する共振器ミラーは、ビームエネルギーを
変化させてレーザの帯域を広くする場合に有用である。
例えば電子ビームのエネルギーを高くしていくと偏向角
が小さくなるので、電子ビーム軸を光軸に近付けていく
必要があるが、対向する共振器ミラーを平行移動させて
光軸を電子ビーム入射軸に近付けることができる。
り、電子ビームの軌道を変更するための磁場はさらに弱
くて良くなり、偏向磁石はさらに小型化し、調整時など
における放射線発生もさらに抑制できる。なお、特に切
り欠き部を有する共振器ミラーは、ビームエネルギーを
変化させてレーザの帯域を広くする場合に有用である。
例えば電子ビームのエネルギーを高くしていくと偏向角
が小さくなるので、電子ビーム軸を光軸に近付けていく
必要があるが、対向する共振器ミラーを平行移動させて
光軸を電子ビーム入射軸に近付けることができる。
【００２７】
【実施例２】本発明第２実施例の自由電子レーザ共振器
は、ミラーチャンバー内に設置される共振器ミラーの中
心に電子ビームを通す孔を設け、この孔を通して電子ビ
ームをレーザ光と同軸に共振器に導入するようにしたも
のである。図６は、本実施例の自由電子レーザ共振器の
構成を示す図面である。図中、図１と同じ機能を有する
要素には同じ参照番号を付して説明を簡単にする。
は、ミラーチャンバー内に設置される共振器ミラーの中
心に電子ビームを通す孔を設け、この孔を通して電子ビ
ームをレーザ光と同軸に共振器に導入するようにしたも
のである。図６は、本実施例の自由電子レーザ共振器の
構成を示す図面である。図中、図１と同じ機能を有する
要素には同じ参照番号を付して説明を簡単にする。
【００２８】本実施例の自由電子レーザ共振器は、電子
銃１、主加速器２、第１共振器ミラー４を収納した第１
ミラーチャンバー５、アンジュレータ７、第２共振器ミ
ラー９とレーザ取り出しミラー２３を収納した第２ミラ
ーチャンバー１０、およびビームダンパー１１から構成
され、これらは真空ダクトで連結されている。主加速器
２から供給される電子ビームの軸はアンジュレータ７内
で共振している光の軸と同軸になるように配置されてい
る。第１共振器ミラー４の中心に直径１．５ｍｍ程度の
電子ビーム通過用穴が開けられていて、電子ビームはそ
の穴から直接に共振器に注入されて共振光と作用しレー
ザ光を増幅する。
銃１、主加速器２、第１共振器ミラー４を収納した第１
ミラーチャンバー５、アンジュレータ７、第２共振器ミ
ラー９とレーザ取り出しミラー２３を収納した第２ミラ
ーチャンバー１０、およびビームダンパー１１から構成
され、これらは真空ダクトで連結されている。主加速器
２から供給される電子ビームの軸はアンジュレータ７内
で共振している光の軸と同軸になるように配置されてい
る。第１共振器ミラー４の中心に直径１．５ｍｍ程度の
電子ビーム通過用穴が開けられていて、電子ビームはそ
の穴から直接に共振器に注入されて共振光と作用しレー
ザ光を増幅する。
【００２９】また、第２共振器ミラーの中心にも電子ビ
ーム通過用穴が開けられていて、アンジュレータ７を通
過した電子ビームがそのままビームダンパー１１に廃棄
される。アンジュレータ７の部分で生成された自由電子
レーザは例えばブリュースタープレートなど反射鏡２３
により系外に取り出して利用する。なお、反射鏡２３に
も電子ビームを通過させる穴を設けて反射鏡２３が電子
ビームにより破損しないようになっている。
ーム通過用穴が開けられていて、アンジュレータ７を通
過した電子ビームがそのままビームダンパー１１に廃棄
される。アンジュレータ７の部分で生成された自由電子
レーザは例えばブリュースタープレートなど反射鏡２３
により系外に取り出して利用する。なお、反射鏡２３に
も電子ビームを通過させる穴を設けて反射鏡２３が電子
ビームにより破損しないようになっている。
【００３０】このように電子ビームと光軸が一致するよ
うに構成すれば、電子ビームを偏向する必要が無く、電
子ビーム軌道は偏向磁石を使わず電子銃から共振器まで
一直線に配置することができ、部品点数が減少し共振器
長が短くなる。さらに、自由電子レーザ装置の中間にお
ける放射線の発生が無いため、ビームダンパー周辺にお
ける放射線のみを考慮した簡単な放射線遮蔽機構で十分
になる利点がある。
うに構成すれば、電子ビームを偏向する必要が無く、電
子ビーム軌道は偏向磁石を使わず電子銃から共振器まで
一直線に配置することができ、部品点数が減少し共振器
長が短くなる。さらに、自由電子レーザ装置の中間にお
ける放射線の発生が無いため、ビームダンパー周辺にお
ける放射線のみを考慮した簡単な放射線遮蔽機構で十分
になる利点がある。
【００３１】
【発明の効果】以上説明した通り、本発明の自由電子レ
ーザ共振器を用いれば、共振ミラー間距離がより短くな
るので、レーザの立ち上がりが速い自由電子レーザ装置
を得ることができ、しかも放射線の発生が少なく放射線
遮蔽の負担が軽くより安全で経済的な自由電子レーザ装
置を得ることができるので、より広い分野に自由電子レ
ーザを応用することができるようになる。
ーザ共振器を用いれば、共振ミラー間距離がより短くな
るので、レーザの立ち上がりが速い自由電子レーザ装置
を得ることができ、しかも放射線の発生が少なく放射線
遮蔽の負担が軽くより安全で経済的な自由電子レーザ装
置を得ることができるので、より広い分野に自由電子レ
ーザを応用することができるようになる。
【図１】本発明の自由電子レーザ共振器の第１の実施例
を用いた自由電子レーザ発生装置を示す構成図である。
を用いた自由電子レーザ発生装置を示す構成図である。
【図２】第１実施例の別の態様を示す自由電子レーザ発
生装置の構成図である。
生装置の構成図である。
【図３】本実施例に用いる共振器ミラーの１例を示す正
面図である。
面図である。
【図４】本実施例に用いる共振器ミラーの別の例を示す
正面図である。
正面図である。
【図５】図４の共振器ミラーを用いる状態を示す断面図
である。
である。
【図６】本発明の自由電子レーザ共振器の第２の実施例
を用いた自由電子レーザ発生装置を示す構成図である。
を用いた自由電子レーザ発生装置を示す構成図である。
【図７】従来の自由電子レーザ発生装置を示す概略配置
図である。
図である。
１ 電子銃 ２ 主加速器 ３、６、８ 偏向磁石 ４、９ 共振器ミラー ５、１０ ミラーチャンバー ７ アンジュレータ １１ ビームダンパー １２、１３、１４，１５ 偏向磁石 １６、１９ 共振器ミラー １７ 切り欠き部 １８ 電子ビーム ２０ ビーム通過用穴 ２１ 光ビーム ２２ 電子ビーム ２３ レーザ取り出しミラー
Claims (8)
- 【請求項１】 アンジュレータを挟んで共振するレーザ
光の光軸に対して平行に供給される電子ビームをレーザ
光と同軸に重ねて作用させる自由電子レーザ共振器にお
いて、アンジュレータを挟んで対向する共振器ミラーを
格納するミラーチャンバーの一方に電子ビームを導入す
る真空ダクトを接続し電子ビームがミラーチャンバー内
を通過して供給されるようにした自由電子レーザ共振
器。 - 【請求項２】 前記ミラーチャンバーのもう一方にビー
ムダンパと繋ぐ真空ダクトを接続し電子ビームが該ミラ
ーチャンバー内を通過して排出されるようにした自由電
子レーザ共振器。 - 【請求項３】 前記電子ビームが供給されるミラーチャ
ンバーを挟んで極性の異なる１対の偏向磁石を備え、電
子ビームの軌跡を平行移動して光軸に合わせることを特
徴とする請求項１または２記載の自由電子レーザ共振
器。 - 【請求項４】 前記電子ビームが供給されるミラーチャ
ンバーとアンジュレータの間に極性の異なる１対の偏向
磁石を備え、電子ビームの軌跡を平行移動して光軸に合
わせることを特徴とする請求項１または２記載の自由電
子レーザ共振器。 - 【請求項５】 前記共振器ミラーの一部に電子ビームを
通す空間を有することを特徴とする請求項１から４のい
ずれかに記載の自由電子レーザ共振器。 - 【請求項６】 前記共振器ミラーの中心に電子ビームを
通す空間を有し、該空間を通して前記共振器に供給され
る電子ビームがレーザ光と同軸に導入されることを特徴
とする請求項１または２記載の自由電子レーザ共振器。 - 【請求項７】 放射される自由電子レーザを反射するミ
ラーを備え、該ミラーの中心に電子ビームを通す空間を
有することを特徴とする請求項６記載の自由電子レーザ
共振器。 - 【請求項８】 請求項１から７のいずれかに記載の自由
電子レーザ共振器を備えた自由電子レーザ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05625598A JP4017235B2 (ja) | 1998-02-20 | 1998-02-20 | 自由電子レーザ共振器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05625598A JP4017235B2 (ja) | 1998-02-20 | 1998-02-20 | 自由電子レーザ共振器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11238948A true JPH11238948A (ja) | 1999-08-31 |
| JP4017235B2 JP4017235B2 (ja) | 2007-12-05 |
Family
ID=13021986
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP05625598A Expired - Fee Related JP4017235B2 (ja) | 1998-02-20 | 1998-02-20 | 自由電子レーザ共振器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4017235B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114006257A (zh) * | 2021-12-06 | 2022-02-01 | 中国工程物理研究院应用电子学研究所 | 一种x射线自由电子激光振荡器及耦合输出方法 |
-
1998
- 1998-02-20 JP JP05625598A patent/JP4017235B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114006257A (zh) * | 2021-12-06 | 2022-02-01 | 中国工程物理研究院应用电子学研究所 | 一种x射线自由电子激光振荡器及耦合输出方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4017235B2 (ja) | 2007-12-05 |
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