Serbest Elektron Lazer İçin Klasik ve Kuantum Mekaniksel Kazanç Hesaplamaları

Abstract

II ÖZET Temeli rölativistik elektron demetinin manyetik alan içindeki hareketi sonucu uyarılmış yayınlanma yolu ile ortaya çıkan kısa dalgaboylu radyasyonun güçlendirilmesi olayına dayanan ve yapısı itibariyle konvensiyonel laserlerden farklı olan, Serbest Elektron Laserin (SEL), bugün birçok özelliği klasik ve kuantum mekaniksel olarak incelenebilmektedir. Bu çalışmada, öncelikle SEL'in temel özellikleri gözden geçirildikten sonra, pendulum (sarkaç) modeli kullanılarak klasik mekaniksel kazanç hesaplandı. Klasik kazancın kendiliğinden yayınlanma güç spektrumunun türevi ile orantılı olduğu görüldü. Daha sonra kuantum mekaniksel olarak birinci ve ikinci dereceden perturbasyon teorisi ile aynı hesaplamalar yapıldı. Yapılan işlemler sonucunda, klasik ve kuantum mekaniksel kazanç hesaplarının birbirleriyle uyumlu oldukları ve SEL kazancın 'kendiliğinden yayınlanma güç spekturumunun türevi ile orantılı ' olma ilkesinin bozulmadığı görüldü.

Ill ABSTRACT Many features of free electron laser (FEL) based on the amplification of the short wavelength radiation with stimulated emission that is a result of the relativistic electron beam moving in magnetic field. In this study, firstly, the fundamental features of FEL were searched and then, classical mechanical gain is calculated by using the pendulum model. It was seen that classical gain was proportional with the derivative of the power spectrum of spontaneous emission. Then, the same calculations were obtained as quantum mechanical by using the first and second order perturbation theory. At the end of the study, it was seen that the classic and quantum mechanical calculations were consistent with each other and the principal that the FEL gain 'the derivative of the power spectrum of spontaneous emission' weren't changed.