ＦＥＬとは　自由電子レーザーの原理／大阪大学　自由電子レーザー研究施設

01自由電子レーザー（Free Electorn Laser:FEL）の原理

自由電子レーザー(ＦＥＬ) の原理ＦＥＬ装置の特徴（概要）１，２
ＦＥＬ装置の特徴（構成装置）１，２ＦＥＬ装置の仕様実験室の設備１，２

　自由電子レーザー（Free Electron Laser; FEL）は相対論的なエネルギーを持つ
電子ビームと電磁場との共鳴的な相互作用によってコヒーレントな電磁波を発生させる
ものです。通常のレーザーのように原子、分子および固体の電子のエネルギー準位を
利用せず、磁場中の自由電子をレーザー媒質としているので、磁場強度および電子の
エネルギーを変えることで発振波長を連続的に変えられるという特徴があります。
FELでは、電子加速器でほぼ光速にまで加速した電子ビームをアンジュレータ磁場で
蛇行させシンクロトロン放射光を発生させます。この光を合わせ鏡で構成された
光共振器内に閉じ込め、電子ビームと何百回も共鳴的な相互作用をさせることで
レーザー発振を行わせます。

　Free Electron Lasers (FELs) are a new coherent optical source using
an electron beam in a magnetic field as a gain medium. By virtue of their simple
gain medium, FELs have an unique advantage: the broad wavelength tunability.
The FEL system consists of an electron accelerator, an undulator in which
the electrons emit the synchrotron radiation, and an optical resonator.

　アンジュレータ中で電子は電磁波により加速・減速されます。共鳴条件が
満たされるとき、減速位相（z0）から出発した電子は共鳴的に減速され続け、
加速位相（z0'）から出発した電子は加速され続けます。

In the undulator, resonant electrons are accelerated or decelerated continuously
by the optical field.

In the undulator, resonant electrons are accelerated or decelerated continuously
by the optical field.

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ＦＥＬ装置の特徴（構成装置）１，２ＦＥＬ装置の仕様実験室の設備１，２