Kurzfassung
sFLASH ist ein Experiment, dass den Freie-Elektronen Laser FLASH in Hamburg seedet. Um den FEL-Prozess bei 38 nm zu seeden, nutzt es ein Schema zur Erzeugung hoher Harmonischer (HHG). Der zeitliche Überlapp zwischen dem Elektronenpaket und dem XUVPuls ist hierbei kritisch. Die Verwendung eines 3. Harmonischen Beschleunigungsmoduls ermöglicht die Erzeugung eines gaußförmigen -Elektronenpakets mit ∼ (400 fs)FWHM. Die Dauer des Seed-Pulses ist ≤ (30 fs)FWHM. Der erwünschte zeitliche Ueberlapp wird in zwei Schritten erreicht. Zunächst wird der optische Laser mit der inkohärenten, spontanen Undulatorstrahlung zeitlich mit Pikosekunden Genauigkeit überlappt. Der zeitliche Überlapp wird dabei in regelmäßigen Zeitabständen gemessen. Dafür wird eine Streakkamera eingesetzt, die im Beschleunigertunnel installiert ist. Dann wird die kohärente Undulatorstrahlung verwendet, um den exakten zeitlichen Überlapp mit Femtosekunden Genauigkeit zu bestimmen. Die physikalischen und technischen Prinzipien des Aufbaus zur Findung des zeitlichen Überlapps werden im Detail beschrieben und die Ergebnisse analysiert. Ein analytischer Ansatz und Simulationsergebnisse zum Seedingexperiment werden vorgestellt. Erste Versuche zur Demonstration des Seedings werden diskutiert.
Strategien zur Optimierung des zeitlichen Überlapps werden vorgestellt.
sFLASH is a seeded experiment at the Free-Electron Laser FLASH in Hamburg. It uses a 38 nm High-Harmonic-Generation (HHG) scheme to seed the FEL-process in a 10m long variable-gap undulator. The temporal overlap between the electron and HHG pulses is critical to the seeding process. The use of a 3rd harmonic accelerating module provides a high current electron beam with ∼ (400 fs)FWHM bunch duration. The duration of the HHG laser pulse is ≤ (30 fs)FWHM. The desired overlap is achieved in two steps. Firstly, the HHG drive laser is brought to temporal overlap with the incoherent spontaneous radiation from an upstream undulator with picosecond resolution. The temporal overlap is periodically monitored using a streak camera installed in the linear accelerator tunnel. Next, the coherent radiation from an undulator is used to determine the exact overlap of the electron beam in a modulator-radiator set-up with sub-picosecond resolution. The physical and technical principles of the setup providing the temporal overlap are described. Results of the system are analyzed. An analytical approach and simulation results for the performance of the seeding experiment are presented. First attempts at demonstration of seeding are discussed. Strategies for optimizing overlap conditions are presented.