Toward Creating a Coherent, Next-Generation Light Source with special emphasis on nonlinear harmonic generation in single-pass, high-gain free-electron lasers

Sammanfattning: Popular Abstract in Swedish De mest briljanta ljuskällor som finns idag är de så kallade synkrotronljuskällorna som kan generera ljus över ett mycket brett våglängdsspectrum, från synligt ljus ända till mycket korta våglängder - röntgenstrålar. Det existerar många sådana faciliteter runt om i världen och de används dagligen i olika experiment för att öka våra kunskaper om material på en mikrospopisk nivå inom ett flertal forskningsområden relaterade till fysik, biologi och kemi. Fastän dessa källor är väldigt ljusstarka, kräver en del experiment i framtiden ännu intensivare ljus som dessutom har laserliknande egenskaper med en varierbar våglängd - ner till röntgenvåglängder. Det pågår därför runt om i världen en intensiv forskning för att öka vår förståelse om hur en sådan ljuskälla ska kunna byggas. Detta arbete undersöker denna nya typ av ljuskälla. I det här arbetet rapporterar vi om både teori och experiment och diskuterar också resultat från datorsimuleringar. Vi beskriver också hur en sådan ljuskälla kan byggas i praktiken. Vi har dragit nytta av kunskaper från många ämnesområden inom fysiken, speciellt från teorier om partikelacceleratorer och lasrar. Slutligen presenterar vi hur det är möjligt att använda så kallade högre övertoner av den fundamentala frekvensen för att nå rikigt korta våglängder.