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蓄積リング自由電子レーザー(FEL)は僅かな外部の攪乱によってレーザー出力の時間構造が大きく変化し、また電子ビームとFELパルスの時間のずれが生じることが明確になった。特に振動などによる光共振器の状態変化はレーザー発振を極めて不安定にすることや、熱変形と思われる反射鏡の歪みによる非常に小さな光共振器長変化(数十nmと思われる)がFELのマクロ時間構造を大きく変えることがストリークカメラの測定によって観測された。このため安定したFEL発振を得るためには、電子バンチとFELパルスの同期性を常に一定に保つ必要がある。そこで電子バンチとFELの時間的なずれを高い精度で測定し、実効的な光共振器長制御にフィードバックする技術開発を行った。電子バンチとFELの信号はそれぞれピックアップ電極とフォトダイオードを用いて検出し、それらの高調波成分(具体的には24倍波)を狭帯域フィルターを通して拾い上げ、両者の位相を位相検出器で測定した。測定精度は僅か0.5^○で、時間にして5psのずれが十分測定できることが分かり、この情報に基づいてRF周波数を調整するシステムを構築した。このフィードバックシステムはあまり電子ビーム電流の変化が大きくない場合非常に良好に働き、FEL発振をかなり安定化することに成功した。しかしながら、電子ビーム電流の変化が大きい場合、電子バンチ自身がポテンシャル井戸歪み効果によって非対称に変形し、ピーク位置が移動することがフィードバックの時間ずれ検出に影響することが分かった。高調波による位相測定は電子バンチの重心付近を観測することになるため、実質的にFEL増幅率が最もバンチ内の位置を測定することになっていない。今後この問題の解消のためにフィードバックのソフトウエアの改良が必要である。
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