John E. Walsh

Spontaneous emission in Ĉerenkov FEL devices: a preliminary theoretical analysis

SummaryThe main features of the spectral characteristics of the spontaneously emitted Ĉerenkov light in circular and rectangular wave guides filled with dielectric are discussed. The characteristics of the radiation emitted by an electron beam moving near and parallel to the surface of a dielectric slab are also analysed. Finally, the relevance of these results to a possible FEL-Ĉerenkov operation is briefly discussed.RiassuntoIn questo lavoro si discutono le caratteristiche dello spettro della radiazione Ĉerenkov, emessa in guide donde circolari e rettangolari riempite con dielettrico. Si analizzano inoltre le proprietà della radiazione emessa da un fascio di elettroni in moto in prossimità e parallelamente alla superficie di una »slab» di dielettrico. Si discute, infine, brevemente, limportanza di questi risultati per la realizzazione di un possibile FEL-Ĉerenkov.РезюмеОбсуждаются основиые особенности спектральных характеристик спонтанного черенковского излучения в круговых и прямоугольных волноводах, заполненных диэлектриком. Также анализируются характеристики излучения, испущенного электронным пучком, движущимся вблизи и пораллелйно поверхности диэлектрической пластинки. В заключение, вкратце обсуждется применимость полученных результатов в возможных FEL-черенковских приборах.

A short note on the wave-undulator FEL operation

Abstract In this article we make a few comments about a possible FEL scheme operating with an undulator provided by a real electromagnetic wave rather than by a static magnet. We consider the restriction on both the electron beam and pump field parameters for a successful operation.

Compact FEL activity at the ENEA-Frascati Research Center

Abstract A 5 MeV FEL facility devoted to the testing of compact FEL devices has been realized at the ENEA Research Center of Frascati. In previous experiments power up to 50 W in 4 μs pulses has been generated in a Cherenkov FEL at wavelengths ranging from 0.8 to 1.6 mm using different dielectric guides. Current activities include the testing of short-period undulators in a small size waveguide FEL designed to operate in the sub-millimeter region. Operating characteristics and predicted performance are presented.

Pulse propagation theory for the Čerenkoa free-electron laser

SummaryIn this paper we consider the problem of the optical-pulse propagation in a Čerenkoa-FEL. We show how the theory already developed for the undulator FEL can be adapted to the present case. Results relative to the cavity detunings are presented; in particular it is shown that the interaction process leads to a slippage mechanism of opposite sign with respect to the undulator FEL and therefore an antilethargic effect arises.RiassuntoIn questo lavoro si mostra come la teoria di propagazione degli impulsi in un laser ad elettroni liberi con ondulatore possa essere utilizzata per studiare l’analogo problema per un laser ad elettroni liberi ad effetto Čerenkoa. Sono presentati i risultati relativi all’accordo della lunghezza della cavità; in particolare si mostra che il processo d’interazione conduce ad un meccanismo dislippage opposto rispetto al laser ad elettroni liberi con ondulatore: si deve perciò tenere presente un effettoanti-letargico.РезюмеВ этой статье мы рассм атриваем проблему распространения опт ического импульса в ч еренковском лазере н а свободных электрон ах. Мы показываем, ка лазере на свободных э лектронах. Мы показыв аем, как уже развитая т еория для ондуляторс кого лазера на свобод ных электронах может быть использована в э том случ развитая теория для о ндуляторского лазер а на свободных электр онах может быть испол ьзована в этом случае. Приводятся результа ты для нарушения наст ройки резонатора. В ча стности, показываетс я, что процесс свободных электрона х может быть использо вана в этом случае. При водятся результаты д ля нарушения настрой ки резонатора. В частн ости, показывается, чт о процесс взаимодейс твия приводит к механ изму проскальзывани я противоположного з нака по отношению к он ду случае. Приводятся ре зультаты для нарушен ия настройки резонат ора. В частности, показ ывается, что процесс в заимодействия приво дит к механизму проск альзывания противоп оложного знака по отн ошению к ондуляторск ому лазеру на свободн ых электронах и, следо вательно, настройки резонатор а. В частности, показыв ается, что процесс вза имодействия приводи т к механизму проскал ьзывания противопол ожного знака по отнош ению к ондуляторском у лазеру на свободных электронах и, следова тельно, процесс взаимодейст вия приводит к механи зму проскальзывания противоположного зн ака по отношению к онд уляторскому лазеру н а свободных электрон ах и, следовательно, проскальзывания про тивоположного знака по отношению к ондуля торскому лазеру на св ободных электронах и, следовательно, к ондуляторскому лаз еру на свободных элек тронах и, следователь но, следовательно, возникает антилетар гический эффект.

Recent results on the Cherenkov FEL at the ENEA submillimeter FEL facility

Abstract We report the observation of coherent emission from a Cherenkov FEL driven by a 5 MeV radio frequency microtron. Power up to 50 W in pulses of 4 μs duration has been generated at wavelengths of 1.6 and 0.9 mm using two different dielectric loaded waveguides.

Compact, free-electron laser devices

A 5 MeV FEL facility has been realized at the ENEA Research Center in Frascati, Italy. This facility is devoted to the testing of Cerenkov FEL devices and other compact FEL configurations. Power up to 50 W in 4 microsecond(s) pulse has been generated in a Cerenkov FEL at wavelengths ranging from 0.8 to 1.6 mm using different dielectric guides. Other planned activities include the testing of short-period undulators in a small size waveguide FEL designed to operate in the sub-millimeter region. Operating characteristics and predicted performance are presented.

Some comments on the design of a low energy electron beam device for FELs

Abstract We discuss the dependence of the small signal gain of an FEL upon the parameters of the electron beam of a low energy accelerating device (microtron, linac, etc.) exploited for laser operation. We emphasize the main limitation imposed by the beam brightness for both long and short wavelength operation.