Дано аналитическое описание генерации гармоник ондуляторного излучения (ОИ) в обобщённом эллиптическом ондуляторе с гармониками поля. Полученные аналитические выражения для обобщённых функций Бесселя и Эйри описывают линии спектра и интенсивность ОИ в общем и в частных случаях двухчастотного плоского и спирального ондуляторов, а также для других эллиптических и плоских ондуляторов. Аналитически учтено влияние конечного размера пучка электронов, его эмиттанса, отклонения положения электронов от оси, разброса энергии электронов и отклоняющих постоянных магнитных компонент. Полученные аналитические выражения выделяют вклады каждой компоненты поля, параметров пучка и ондулятора в генерацию гармоник излучения. С применением аналитической модели однопроходных лазеров на свободных электронах (ЛСЭ) исследована эволюция мощности гармоник в экспериментах на ЛСЭ LCLS, LEUTL и SACLA. Проанализировано влияние параметров пучка и ондулятора на генерацию гармоник. Показано, что сильные вторые гармоники излучения в экспериментах вызваны зарегистрированным отклонением траекторий электронов от оси на ~15 мкм на длине усиления ЛСЭ 1,5 м в рентгеновском ЛСЭ LCLS и большим сечением пучка, ~200 мкм, в ЛСЭ LEUTL. Результаты моделирования полностью согласуются с экспериментами, что подтверждает справедливость представленного теоретического описания мощности и спектральной плотности излучения в ЛСЭ.

Ключевые слова: ондулятор, магнитное поле, лазер на свободных электронах, генерация гармоник PACS: 41.60.−m, 41.60.Ap, 41.60.Cr (все) DOI: 10.3367/UFNr.2020.06.038803 URL: https://ufn.ru/ru/articles/2021/3/d/ 000656123500004 2-s2.0-85107956412 2021PhyU...64..304Z Цитата: Жуковский К В "Излучение ондуляторов и лазеров на свободных электронах с аналитическим учётом гармоник поля и внеосевых эффектов" УФН 191 318–330 (2021) BibTexBibNote ® (generic) BibNote ® (RIS)MedlineRefWorks Русский English TY JOUR TI Undulator and free-electron laser radiation with field harmonics and off-axis effects taken into account analytically AU Zhukovsky, K. V. PB Uspekhi Fizicheskikh Nauk PY 2021 JO Uspekhi Fizicheskikh Nauk JF Uspekhi Fizicheskikh Nauk JA Usp. Fiz. Nauk VL 191 IS 3 SP 318-330 UR https://ufn.ru/ru/articles/2021/3/d/ ER https://doi.org/10.3367/UFNr.2020.06.038803 Поступила: 26 декабря 2019, доработана: 2 апреля 2020, одобрена в печать: 29 июня 2020 English citation: Zhukovsky K V “Undulator and free-electron laser radiation with field harmonics and off-axis effects taken into account analytically” Phys. Usp. 64 304–316 (2021); DOI: 10.3367/UFNe.2020.06.038803