Injection d'un Laser à Electrons Libres: exemples de UVSOR-II, SPARC et perspectives pour ARC EN CIEL

Marie Labat (1, 2)

1 SPAM - Service des Photons, Atomes et Molécules
2 SSOLEIL - Synchrotron SOLEIL

This work presents a general study on Free Electron Lasers (FEL) in the seeded configuration. Three examples are given : the UVSOR-II FEL (Okazaki, Japan), the SPARC FEL (Frascati, Italy) and the ARC?EN?CIEL project FEL (France). In the case of the UVSOR?II FEL, seeded with a Ti :Sa laser at 1 kHz repetition rate, several studies have been performed : electron beam dynamics, spatial coherence, spectral structure and angular distribution of the radiation, optimization in helical mode. In the case of the SPARC FEL, the injection of a harmonic source generated in rare gaz (HHG) is foreseen. This original combination stands as an attractive source for users with a high temporal and spatial coherence degree together with a high intensity from UV to X rays. A dedicated harmonic source has been designed, assembled and tested for the SPARC FEL. The operation of the combined devices should start in Winter 2008, allowing fine caracterization of the HHG-FEL association and further demonstration of original HGHG FELs configuration. Finally, during the simulation studies performed for the design of the ARC?EN?CIEL light sources, a new propagation regime of the FEL pulse has been observed and is still under study.

Ce travail porte sur le fonctionnement d'un Laser à Electrons Libres (LEL) en configuration injectée. Trois exemples sont présentés : celui de UVSOR-II (Okazaki, Japon), celui de SPARC (Frascati, Italie) et ceux du projet ARC-EN-CIEL (France). Sur l'exemple de UVSOR-II, injecté avec un laser Ti :Sa à 1 kHz, des thématiques variées ont été abordées : dynamique électronique, cohérence spatiale, structure spectrale et distribution angulaire du rayonnement, optimisation de la source avec une polarisation variable. Sur l'exemple de SPARC, l'injection d'une source harmonique générée dans les gaz (HHG) est envisagée. Cette combinaison originale, offrant un rayonnement spatialement et temporellement cohérent de forte intensité de l'UV aux rayons X, constitue une source d'avenir. Une source harmonique dédiée a été mise au point pour le LEL de SPARC et devrait permettre d'ici fin 2008, outre des études systématiques de la combinaison LEL-HHG, la démonstration de nouvelles configurations de LEL injectés. Enfin, au cours des simulations effectuées pour le dimensionnement des sources de rayonnement d'ARC-EN-CIEL, un nouveau régime de progapation de l'impulsion LEL a été observé et reste en cours d'étude.

Mots clés: Laser à Electrons Libres; Anneau de stockage; Dynamique électronique; Cohérence spatiale; Génération d'harmoniques dans les gaz.; Génération d'harmoniques dans les gaz

Domaines: Physique Atomique [physics.atom-ph]

Marie Labat. Injection d'un Laser à Electrons Libres: exemples de UVSOR-II, SPARC et perspectives pour ARC EN CIEL. Physique Atomique [physics.atom-ph]. Université Paris Sud - Paris XI, 2008. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00344898⟩