Návrh oscilátoru pikosekundového laseru na volných elektronech

Abstract

Tato diplomová práce se zabývá návrhem zdroje impulzního záření o frekvenci 100 GHz založeného na principech laserů na volných elektronech (FEL). Cílem je navrhnout a optimalizovat undulátorový oscilátor pro maximální výstupní výkon a ověřit jeho fyzikální proveditelnost. Pomocí simulačního kódu SIMION založeného na metodě konečných prvků byly analyzovány magnetické vlastnosti různých konfigurací undulátoru s proměnnou amplitudou magnetického pole a energií částic. Po zohlednění mnohočásticových efektů svazku výsledky ukazují, že fundamentální frekvence dominuje ve všech konfiguracích splňující podmínku záření o frekvenci 100 GHz. Navržený design představuje slibné řešení pro vývoj efektivních zdrojů impulzního mikrovlnného záření.

This diploma thesis focuses on the design of a 100 GHz pulsed radiation source based on the principles of free electron lasers (FEL). The objective is to design and optimize an undulator oscillator for maximum output power and to verify its physical feasibility. Using the SIMION simulation code based on the finite element method, the magnetic properties of various undulator configurations with varying magnetic field amplitudes and particle energies were analyzed. By accounting for multi-particle beam effects, the results demonstrate that the fundamental frequency dominates in all configurations meeting the 100 GHz radiation condition. The proposed design offers a promising solution for the development of efficient pulsed microwave radiation sources.