Coherent harmonic generation in an optical klystron
Description
This research thesis addresses the study of frequency multiplication in the optical field by a specific non-linear medium made of an ultra-relativistic electron beam (several MeV) crossing a periodic magnetic field (inverter), possibly reinforced by a dispersive section (optical klystron). This research works comprised an observation of the coherent radiation, and the development of a digital simulation of the process. After a recall of the principle of the free electron laser, and on inverter physics (machines, inverters and optical klystron, generation of coherent harmonics), and a presentation of theoretical aspects (general equations, spontaneous equation and spontaneous coherent equation), the authors describes the Coherent Harmonic Generation experiment (description of the experimental system, first tests), and presents and comments results and measurements (preliminary measurements, and characterisation of coherent emission). He presents the developed simulation software and its results
Abstract (French)
Cette these est consacree a l'etude de la multiplication de frequence dans le domaine optique par un milieu non-lineaire particulier, constitue par un faisceau d'electrons ultra-relativistes (plusieurs MeV) traversant un champ magnetique periodique ('onduleur'), eventuellement renforce par une section dispersive ('klystron optique'). Le passage des particules au travers de ce dispositif produit un rayonnement synchrotron dit: 'emission spontanee'. La presence simultanee dans le klystron optique d'un champ electromagnetique incident sur le faisceau d'electrons permet en outre d'observer un rayonnement d''emission stimulee'. Cette interaction (onde/particule) peut etre creee a partir de l'emission spontanee elle meme, et aboutir ainsi a l'amplification du rayonnement jusqu'a un effet de saturation. C'est ce qui constitue le principe general du Laser a Electrons Libres. Cependant, son fonctionnement pour des longueurs d'onde inferieures a l'ultra-violet proche fait apparaitre des difficultes importantes. C'est la raison pour laquelle nous avons etudie le processus de Generation d'Harmoniques Coherentes, qui fait intervenir l'aspect non-lineaire de l'interaction entre l'onde incidente et le faisceau d'electrons. Pour des raisons d'efficacite, cette onde incidente est creee a partir d'un laser exterieur, focalise dans le klystron optique sur la trajectoire des particules. Dans notre cas, les electrons sont conserves en rotation dans l'annneau de stockage ACQ du LURE a Orsay; sur une de ses sections droites est installe le klystron optique. Les travaux, qui font l'objet de cette these, ont porte d'une part sur l'observation du rayonnement coherent, et d'autre part sur la mise au point d'un programme de simulation numerique du processus. Nous avons pu mettre en evidence l'emission coherente aux longueurs d'onde de 1773 A et 1064 a, correspondant aux harmoniques d'ordre 3 et 5 du laser incident dont la longueur d'onde fondamentale se situe a 0,532 μm. C'est la premiere fois qu'un rayonnement coherent dans le domaine ultra-violet a vide est obtenu par ce qu'on pourrait appeler un 'generateur a electrons libres'. (auteur)Files
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Additional details
Additional titles
- Original title (French)
- Generation d'harmoniques coherentes dans un klystron optique
Publishing Information
- Imprint Pagination
- 177 p.
- Report number
- FRNC-TH--14209
INIS
- Country of Publication
- France
- Country of Input or Organization
- France
- INIS RN
- 54046815
- Subject category
- S43: PARTICLE ACCELERATORS; S73: NUCLEAR PHYSICS AND RADIATION PHYSICS;
- Resource subtype / Literary indicator
- Thesis
- Descriptors DEI
- COHERENT RADIATION; COMPUTERIZED SIMULATION; CYCLOTRON HARMONICS; ELECTRON BEAMS; FREE ELECTRON LASERS; FREQUENCY CONTROL; FREQUENCY MODULATION; HARMONIC GENERATION; INVERTERS; KLYSTRONS; MAGNETIC FIELDS; OPTICAL MODES; OPTICAL SYSTEMS; RELATIVISTIC RANGE; STIMULATED EMISSION; STORAGE RINGS; SYNCHROTRON OSCILLATIONS; SYNCHROTRON RADIATION
- Descriptors DEC
- BEAM DYNAMICS; BEAMS; BREMSSTRAHLUNG; CONTROL; DYNAMICS; ELECTRICAL EQUIPMENT; ELECTROMAGNETIC RADIATION; ELECTRON TUBES; ELECTRONIC EQUIPMENT; EMISSION; ENERGY RANGE; ENERGY-LEVEL TRANSITIONS; EQUIPMENT; FREQUENCY MIXING; HARMONICS; LASERS; LEPTON BEAMS; MECHANICS; MICROWAVE EQUIPMENT; MICROWAVE TUBES; MODULATION; OSCILLATION MODES; OSCILLATIONS; PARTICLE BEAMS; RADIATIONS; SIMULATION
Optional Information
- Notes
- 38 refs.; Available from the INIS Liaison Officer for France, see the INIS website for current contact and E-mail addresses