Управление параметрами лазерных драйверов для фотоинжекторов ускорителей электронов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.21, кандидат наук Гачева, Екатерина Игоревна

• Гачева, Екатерина Игоревна
• кандидат наук
• 2015

Оглавление диссертации кандидат наук Гачева, Екатерина Игоревна

Содержание

Введение

1. Обзор лазерных драйверов для фотоинжекторов и использующихся в них методов профилирования излучения

1.1. Электронные пучки высокой яркости, их создание и приложения

1.2. Профилирование макроимпульса лазерного драйвера

1.3. Профилирование микроимпульса лазерного драйвера

1.3.1. Профилирование во временной области

1.3.2. Профилирование в поперечных пространственных координатах

1.3.3. Трехмерное профилирование

2. Лазерный драйвер для фотоинжектора с гауссовым импульсом

2.1. Особенности лазерного драйвера для фотоинжектора с гауссовым импульсом

2.1.1. Общие требования к фотоинжекторным лазерам

2.1.2. Схема лазерного драйвера для фотоинжектора с гауссовым импульсом

2.1.3. Лазерные системы, реализованные на практике

2.2. Стержневой Кс1:УЬР усилитель макроимпульсов с прямоугольной огибающей

2.2.1. Идея усиления прямоугольных макроимпульсов

2.2.2. Моделирование работы усилителя лазерного драйвера для ОИЯИ

2.2.3. Тестирование усилителя

2.3. Генерация гармоник лазерного драйвера для фотоинжектора с гауссовым импульсом

2.3.1. Генерация второй гармоники

2.3.2. Генерация четвертой гармоники в присутствие короткоживущих центров поглощения

2.4. Долговременная стабильность лазерного драйвера

2.4.1. Нестабильность поляризации излучения волоконного лазера

2.4.2. Временной ресурс ламп накачки оконечного усилителя

3. Лазерный драйвер для фотоинжектора с ЗЭ профилированием пространственно-временной формы импульса

3.1. Особенности лазерной системы с ЗЭ эллипсоидальной формой импульса

3.1.1. Принципиальные решения для элементов схемы лазерного драйвера

3.1.2. Схема лазерного драйвера

3.1.3. Лазерный драйвер для фотоинжектора электронов с возможностью ЗО профилирования пространственно-временной формы импульса для ускорительного центра ОЕБУ

3.2. Искажения квазиэллипсоидального ЗЭ лазерного пучка при распространении в свободном пространстве

3.2.1. Дифракция ЗБ пучков

3.2.2. Количественные параметры искажения ЗЭ пучков

3.2.3. Результаты численного моделирования

3.3. Многопроходный широкополосный дисковый УЬ:КО\¥ усилитель ЗЭ эллипсоидальных

импульсов

3.3.1. Оптическая схема усилителя

3.3.2. Усиление прямоугольных макроимпульсов. Препампинг

3.3.3. Лазерное усиление в кристалле УЬ:КО\\^. Модель квазичетырехуровневой активной среды

3.3.4. Тестирование и характеризация многопроходного широкополосного усилителя на кристаллах УЬ:КХл\¥

3.4. Преобразование в гармоники широкополосных ЗЭ эллипсоидальных импульсов

3.4.1. Постановка задачи о преобразовании в гармоники широкополосного излучения

3.4.2. Физическая модель генерации второй гармоники в пучках с угловым чирпом

3.4.3. Результаты численного моделирования

3.4.4. Экспериментальные исследования генерации второй и четвертой гармоник в присутствии углового чирпа

3.5. Сканирующий кросс-коррелятор для ЗЭ мониторинга лазерных пучков

3.5.1. Принцип работы сканирующего кросс-коррелятора

3.5.2. Скоростная линия задержки диагностического канала

3.5.3. Генерация неколлинеарной второй гармоники в нелинейном кристалле кросс-коррелятора

3.5.4. Тестирование кросс-коррелятора

Заключение

Список цитируемой литературы

Публикации автора по теме диссертации

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Управление параметрами лазерных драйверов для фотоинжекторов ускорителей электронов»

Введение

Общая характеристика работы Актуальность темы исследования

Фотоинжектор с лазерным драйвером на настоящем этапе развития линейных ускорителей электронов выступает незаменимой альтернативой традиционным термоэмиссионным инжекторам. Благодаря фотоинжектору можно получить электронные пучки, профилированные во времени в виде цугов одинаковых коротких банчей (электронных сгустков), с хорошей точностью синхронизованных с высокочастотным (ВЧ) ускоряющем полем. Техника профилирования (шейпинга) лазерных импульсов во времени и пространстве значительно опережает технику профилирования электронных банчей непосредственно. Отсюда следует естественное решение облучить подходящий катод шейпированным лазерным импульсом и тем самым добиться необходимой формы банча автоматически. Электронный пучок, обладающий описанными выше свойствами, имеет яркость на два порядка большую по сравнению с тем, который можно получить с традиционного термоэмиссионного катода, он эффективнее ускоряется и позволяет добиться рекордных параметров в разных типах приложений.

Ускоренный электронный пучок может использоваться, например, в коллайдере. Лазерные драйверы для фотоинжекторов, описанные в главе 2 настоящей работы, были созданы в рамках проекта международного линейного (электрон-позитронного) коллайдера ILC (International Linear Collider). Два линейных ускорителя, каждый длиной 12 км, на первом этапе будут разгонять встречные пучки до энергии 500 ГэВ. Окончание строительства установки (в Японии) ожидается к середине 2020-х гг. Значимость этого проекта для развития физики элементарных частиц, изучения строения материи и пространства трудно переоценить. Кроме того, в презентации ILC акцентируются многочисленные попутные приложения (от медицины до скоростных вычислений), которые могут преуспеть за счет прогресса технологий, необходимых для осуществления основной программы.

Ещё одна быстро развивающаяся в наши дни область применения электронных пучков с высокой яркостью - лазеры на свободных электронах (ЛСЭ). В них профилированный ускоренный пучок, попадая в ондулятор, излучает направленное когерентное рентгеновское излучение с высокой пиковой мощностью. Экспериментальной основой главы 3 послужила лазерная система, спроектированная и построенная в нашем институте для ЛСЭ European XFEL (X-ray Free Electron Laser). Проект European XFEL объединяет усилия 12 стран, установка длиной 3,4 км будет расположена на территории Германии, уже в 2017 году планируется открыть её для внешних пользователей. При помощи этого инструмента станет возможным

осуществлять съемку быстрых химических реакций в реальном времени (благодаря короткому импульсу <100 фс), разрешать структуру сложных органических молекул (этому способствует очень маленькая длина волны излучения 0,1 нм), а высокая яркость

33 2 2

(5 10 фотонов/с/мм/мрад./0,1% полосы) позволит использовать European XFEL для экспериментов с состояниями вещества в экстремальных полях.

Прародителем будущего рекордного European XFEL выступил ЛСЭ FLASH. Установка действует с лета 2005 года. За это время с её помощью получены результаты для более чем 200 публикаций, в основном в престижных журналах, по физике, химии, биологии, материаловедению, геофизике, медицинской диагностике.

Картина международных исследований, задействующих новейшие фотоинжекторы, безусловно богаче и разнообразнее двух отмеченных выше примеров. Приводя их, автор хотел акцентировать наиболее масштабные и многообещающие по своим параметрам проекты, мотивировавшие представленные работы. Однако уже на этих примерах возможно оценить актуальность создания фотоинжекторных лазерных систем и решения некоторых принципиальных проблем, из-за которых технология лазерных драйверов для фотоинжекторов на настоящий момент не может удовлетворить всем требованиям специалистов по ускорению частиц.

Степень разработанности темы исследования

Для обслуживания действующих фотоинжекторов было создано несколько лазерных систем с параметрами (длиной волны, длительностью и энергией импульса), близкими к нашим. Касательно лазеров с гауссовым импульсом это работы [1; 2; 3; 4]. Столкнувшись с аналогичной задачей, наша исследовательская группа подвергла критическому анализу использованные в этих лазерных драйверах технические решения для генерации прямоугольных цугов коротких импульсов и нашла своё, более доступное и универсальное.

В сфере профилирования лазерных импульсов большинство опубликованных исследований касается либо только временного профилирования [5; 6; 7], либо только пространственного, либо формирования цилиндрического импульса за счет последовательного независимого шейпинга во времени и пространстве [8; 9]. Работ, посвященных истинно трехмерному профилированию, единицы [10; 11] (причем в последней производится шейпинг непосредственно электронного банча после инжекции коротким лазерным импульсом). Эти пионерские исследования направлены на получение трехмерных эллипсоидальных импульсов, оптимальных с точки зрения минимизации эмиттанса электронного пучка [12]. Однако описанные подходы в таком виде не могут быть применены в области энергий, соответствующей потребностям лазерных драйверов для фотоинжекторов, что оставляет

открытым вопрос о дизайне катодного лазера с ЗБ профилированным импульсом. Цели и задачи

Основной целью настоящей работы является исследование и создание лазерных систем (и их частей) для фотоинжекторов линейных ускорителей электронов либо более доступных и универсальных по сравнению с имеющимися аналогами со схожими параметрами, либо лазерных систем с параметрами, никем ранее не продемонстрированными. Эта работа включает в себя уточнение динамики физических процессов и характеризацию оптических материалов, область применения которых уходит в физику лазеров далеко за пределы фотоинжекторных приложений. Основные цели работы следующие:

1. Разработать и опробовать экспериментально метод усиления прямоугольных цугов импульсов с длительностью, большей времени жизни верхнего лазерного уровня, использующий ламповую накачку, два сдвинутых во времени усилительных каскада и акустооптический модулятор, предкомпенсирующий искажения огибающей цугов.

2. Исследовать влияние центров поглощения, образующихся в нелинейном кристалле ВВО в результате процесса двухфотонного поглощения четвертой либо смешанного второй и четвертой гармоник, на эффективность генерации четвертой гармоники лазера с длиной волны около 1 мкм.

3. Исследовать искажения квазиэллипсоидального 30 лазерного пучка с размытой границей при его распространении в свободном пространстве. Определить необходимую точность продольного позиционирования элементов оптических схем, предназначенных для передачи изображения такого пучка.

4. Исследовать многопроходное широкополосное усиление в дисковых активных элементах из УЬ:КХЗ\У с непрерывным переносом изображения. Протестировать схему усилителя в виде многопроходного зеркального телескопа Кеплера и определить область её применения в рамках задачи усиления профилированных импульсов с резкой границей.

5. Определить теоретически и проверить экспериментально время задержки между началом прямоугольного импульса накачки и началом цуга лазерных импульсов при усилении цугов без искажения прямоугольной огибающей.

6. Исследовать сечения процессов поглощения и реэмиссии накачки, излучения и реабсорбции сигнала в УЬ:КО\¥ на использующихся длинах волн в модели квазичетырехуровневой активной среды.

7. Показать эффективность метода генерации второй гармоники широкополосного излучения с угловым чирпом для преобразования в гармоники ЗЭ профилированных импульсов.

8. Разработать и протестировать способ измерения трехмерной формы профилированного лазерного импульса на протяжении одного цуга импульсов (300 мкс).

Научная новизна

1. Предложен новый метод формирования квазипостоянного на временах, больших времени жизни верхнего лазерного уровня, коэффициента усиления в усилителе с ламповой накачкой. Метод основан на использовании двух стартующих с задержкой усилительных каскадов и волоконного акустооптического модулятора.

2. По итогам исследования динамики индуцированных центров поглощения в кристалле ВВО в процессе генерации четвертой гармоники Ж:УЬР лазера на длительности цуга часто повторяющихся импульсов сделан вывод о времени жизни центров, соизмеримом с 1 мс.

3. Впервые описаны дифракционные искажения при распространении в свободном пространстве 30 квазиэллипсоидального супергауссового лазерного импульса, оптимального с точки зрения минимизации эмиттанса инжектируемого с фотокатода электронного пучка.

4. Для усиления без искажения временной огибающей прямоугольных цугов импульсов в усилителе с диодной накачкой получено выражение для времени задержки между началом прямоугольного импульса накачки и моментом прихода первого импульса на усилитель. Значение, найденное по этой формуле, соответствует экспериментальному с точностью лучше 10%.

5. Предложена и реализована экспериментально схема рекордно быстрого сканирующего кросс-коррелятора, способного измерить пространственно-временное распределение интенсивности ЗЭ профилированных лазерных импульсов в окне сканирования 15 пс в течение одного цуга длительностью 300 мкс, с кристаллом ВВО и переменной линией задержки из растягивающегося волокна.

Теоретическая и практическая значимость работы

Практическая значимость настоящей работы состоит в прогрессе фотоинжекторов с электронным пучком высокой яркости за счет усовершенствования лазерных драйверов. Такие пучки применяются в электрон-позитронных коллайдерах нового поколения и лазерах на свободных электронах. Кроме того, разработки оптических схем, теоретических моделей физических процессов, характеризация активных сред и нелинейных кристаллов могут быть использованы при решении разнообразных задач лазерной физики безотносительно их приложения. Так, например, широкое применение могут найти многопроходные дисковые широкополосные в спектральной и пространственной областях усилители, преобразователи фемтосекундных импульсов во вторую и четвертую гармоники, новая схема сканирующего

кросс-коррелятора. На практике полезными будут полученные данные о сечениях переходов в УЬ:КО\\^ и динамике центров поглощения, образующихся в кристалле ВВО при генерации четвертой гармоники.

Методология и методы исследования

В работе использовались апробированные методики исследования. Постановка эксперимента предварялась построением теоретической модели процесса. Измерение физических величин в ходе эксперимента производилось при помощи сертифицированных приборов. Для диагностики фазовых искажений, вносимых в излучение стержневыми активными элементами из кристалла Ш:УЫ% была создана установка по схеме интерферометра Майкельсона. Восстановление фазового портрета из интерферограммы осуществлялось при помощи программы ГОЕА.

Теоретические результаты основываются на базовых уравнениях, область применения которых была неоднократно исследована в литературе. Для численного моделирования использовался пакет МагЬаЬ. При сравнении результатов численного моделирования с экспериментальными данными производился анализ возможных источников ошибок и на его основании делались выводы.

Положения, выносимые на защиту

1. Суммарный коэффициент усиления двух лазерных усилителей с ламповой накачкой можно сформировать близким к постоянному на длительности усиливаемого импульса (или цуга импульсов), большей времени жизни верхнего лазерного уровня, подбирая амплитуды и длительности импульсов накачки, а также задержку между ними. В сочетании с акустооптическим модулятором это позволяет на выходе усилителей, даже работающих в насыщении, эффективно управлять формой импульса (или огибающей цуга импульсов), в том числе сформировать прямоугольный импульс (или прямоугольную огибающую цуга импульсов).

2. При преобразовании в четвертую гармонику излучения Ис!: УЬР лазера в кристалле ВВО двухфотонное поглощение излучения четвертой гармоники и смешанное второй и четвертой приводит к образованию центров поглощения с временем жизни больше или порядка 1 мс, в результате чего может поглощаться до 50% энергии падающего на кристалл ВВО импульса второй гармоники.

3. Дифракционные искажения 30 эллипсоидального супергауссово го пучка в параксиальном приближении качественно зависят от длины распространения. На небольших длинах распространения поперечная структура сильнее искажается в среднем сечении импульса

по времени из-за более резкой пространственной границы, а на больших длинах - на переднем и заднем фронтах импульса из-за меньшего эффективного диаметра пучка.

4. В процессе усиления прямоугольная временная форма лазерного импульса (или прямоугольная огибающая цуга импульсов) сохраняется, если импульс (или цуг импульсов) приходит на усилитель позже начала прямоугольного импульса накачки на время, равное произведению времени жизни верхнего лазерного уровня на логарифм от КПД усилителя.

5. Кросс-коррелятор с кристаллом ВВО и сканирующей линией задержки из растягивающегося во времени оптического волокна (эквивалентная скорость сканирования 16 м/с) позволяют измерить пространственно-временное распределение интенсивности 3D импульсов длительностью не более 15 пс в течение одного цуга длительностью 300 мкс.

Степень достоверности и апробация результатов

Представленные результаты были получены в контексте популярного, широко освещаемого в научной литературе направления физики лазеров, опираясь на опубликованные результаты других исследовательских групп. Проектирование лазерной системы предварялось созданием теоретической модели. Некоторые физические процессы, ранее малоизученные, подвергались более подробному теоретическому описанию, а построенные лазерные драйверы на стадии тестирования в нашем институте использовались как экспериментальные стенды для изучения этих процессов. Применялись экспериментальные методики, апробированные в ИПФ РАН и других научных центрах. Для некоторых (например, интерферометрических) исследований были созданы отдельные стенды.

Достоверность результатов диссертации подтверждает их публикация в таких журналах, как "Квантовая электроника", "IEEE Quantum Electronics", "Optics Express", "Известия ВУЗов. Радиофизика". Кроме того, результаты докладывались на российских и международных школах и конференциях: 4-я (2010) и 6-я (2012) Всероссийские школы для студентов, аспирантов, молодых ученых и специалистов по лазерной физике и лазерным технологиям (Саров); International conference "Nonlinear optics: east-west reunion" (Суздаль, 2011); 16-я Научная школа "Нелинейные волны" (Нижний Новгород, 2012); 17-я (2012) и 18-я (2013) Нижегородские сессии молодых ученых, естественные, математические науки (Нижний Новгород); LA3NET Ist topical workshop on laser based particle sources (CERN, Switzerland, 2013); CLEO: Science and Innovations (San Jose, USA, 2013); The 35th (New York, USA, 2013) and 36th (Basel, Switzerland, 2014) international free electron laser conference; The 5th international particle accelerator conference (Dresden, Germany, 2014); Advanced photonics (Barcelona, Spain, 2014); LA3NET international school on laser applications at accelerators (Salamanca, Spain, 2014).

Лазерные драйверы для фотоинжекторов, проектирование которых стимулировало

получение результатов диссертации, были перевезены, смонтированы и работают в институтах: КЕК (High energy accelerator research organization, Япония), ОИЯИ (Объединенный институт ядерных исследований, Россия), DESY (Deutsches Electronen-Synchrotron, Германия), где подверглись испытаниям сотрудниками этих институтов. В коллективах, отвечающих за обслуживание лазерных систем, в подробностях были обсуждены тонкости оптических схем и принципов действия всех элементов, чтобы в дальнейшем работа с лазерными драйверами не требовала поддержки специалистов из ИПФ РАН. Апробация результатов институтами-коллабораторами закреплена в совместных публикациях.

Личный вклад автора

Научным руководителем Е. А. Хазановым ставились задачи в рамках работ над лазерными драйверами для фотоинжекторов линейных ускорителей электронов, производившихся в ИПФРАН с 2008 года.

В работах над лазерными драйверами с прямоугольным цугом и гауссовым импульсом вклад автора в моделирование двухпроходного двухкаскадного усилителя на кристаллах Nd:YLF с ламповой накачкой определяющий. На этапе реализации и тестирования лазерной системы для КЕК (Япония) автор активно участвовал в экспериментах в ИПФ РАН в составе научного коллектива: А. К. Потемкин, В. В. Зеленогорский, Е. В. Катин, В. В. Ложкарев, Г. А. Лучинин. При создании второй лазерной системы данного типа для ОИЯИ (Дубна, Россия) автор внёс определяющий вклад в модификацию и воплощение неволоконной части схемы лазерного драйвера в ИПФРАН и на фотоинжекторе в ОИЯИ.

В работе над лазерным драйвером с прямоугольным цугом и эллипсоидальным импульсом вклад автора определяющий в проектирование, реализацию и исследование многопроходного широкополосного дискового усилителя на кристаллах Nd:YLF, в том числе построение теоретической модели такого усилителя и решение задачи об искажении эллипсоидального импульса при распространении в свободном пространстве без переноса изображения. Над созданием остальных неволоконных частей схемы драйвера (ЗО-шейпера, генератора гармоник, сканирующего кросс-коррелятора) автор принимал равноценное участие в составе коллектива: А. К. Потемкин, С. Ю. Миронов, А. В. Андрианов, В. В. Зеленогорский.

Публикации

По теме диссертации опубликовано 17 печатных работ, в том числе 5 статей в реферируемых журналах и 12 публикаций в сборниках тезисов докладов и трудов конференций.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, трех глав и заключения. Объем диссертации составляет 104 страницы, включая 63 рисунка и 7 таблиц. Список цитируемой литературы содержит 71 наименование.

Содержание работы

В главе 1 приводится обзор существующих лазерных драйверов для фотоинжекторов и использующихся в них методов создания специфической для этой области структуры излучения. Автор начинает с понятия электронного пучка высокой яркости и его получения при помощи фотоинжектора с лазерным драйвером. Затем поясняет, как конструкция конкретного фотоинжектора определяет параметры лазера (длину волны, длительность и энергию импульса, частоту повторения импульсов). И наконец, в заключение параграфа 1.1 останавливается на приложениях таких лазерных систем в электрон-позитронных линейных коллайдерах и рентгеновских лазерах на свободных электронах. Параграф 1.2 посвящен предшествующим работам по генерации прямоугольных цугов лазерных импульсов с параметрами, подходящими для их использования в фотоинжекторе. Параграф 1.3 содержит обзор существующих методов профилирования отдельных импульсов в цуге: во временной области (пункт 1.3.1), в поперечных координатах (пункт 1.3.2) и попыток формирования ЗЭ эллипсоидального (как оптимального в терминах увеличения яркости ускоренного электронного пучка) лазерного импульса либо непосредственно электронного банча (пункт 1.3.3).

КЕК ОИЯИ

Длительность импульса 8-12 пс 8-12 пс

Частота следования импульсов 2,708 МГц 10 МГц

Длительность цуга 900 мкс 800 мкс

Частота следования цугов 5 Гц 10 Гц

Длина волны 260-266 нм 260-266 нм

Энергия импульса 1,4 мкДж 1,4 мкДж

Табл. 1. Требуемые параметры лазерных драйверов для КЕК и ОИЯИ.

Глава 2 посвящена работе над лазерными драйверами для фотоинжекторов с гауссовым импульсом и прямоугольным цугом. Она начинается с уточнения параметров систем данного типа, продиктованных особенностями процессов инжекции и ускорения электронного пучка (пункт 2.1.1). Для реализации совокупности этих параметров была предложена схема лазерного драйвера (пункт 2.1.2) типа МОРА (Master Oscillator Power Amplifier) + генераторы гармоник с

волоконными задающим генератором (ЗГ) и акустооптическим модулятором (АОМ) для формирования временной структуры излучения. Параграф 2.1 завершается характеризацией двух лазерных систем (табл. 1), спроектированных и построенных в ИПФ РАН в последние годы по схожей схеме (пункт 2.1.3). В настоящее время эти лазеры работают на ускорителях в КЕК (Цукуба, Япония) и ОИЯИ (Дубна, Россия).

В параграфе 2.2 подробнее описывается оконечный твердотельный ЫсРУЫ7 усилитель с ламповой накачкой. Пункт 2.2.1 содержит идею использования волоконного акустооптического модулятора и двух сдвинутых во времени усилительных каскадов для усиления прямоугольных цугов лазерных импульсов. В пункте 2.2.2 разобрана теоретическая модель такого усилителя, основанная на разделении временных масштабов процессов усиления короткого импульса по "замороженной" инверсии и медленного накопления инверсии между импульсами. В пункте 2.2.3 приведены особенности экспериментальной реализации такого усилителя и результаты тестирования системы усиления лазерного драйвера для ОИЯИ, усовершенствованного по сравнению с его предшественником для КЕК.

После усиления излучение преобразуется в гармоники (параграф 2.3). Генерация второй гармоники происходит в нелинейном кристалле КТР с эффективностью 60% без искажения временной огибающей цуга импульсов (пункт 2.3.1). При генерации четвертой гармоники в кристалле ВВО наблюдается эффект аномального поглощения на серых центрах - электронных состояниях, образующихся в результате двухфотонного поглощения четвертой гармоники либо смешанного второй и четвертой (пункт 2.3.2). Серые центры, накапливающиеся в течение цуга (показано, что время их жизни составляет не менее 1 мс), сильно искажают форму цуга и уменьшают эффективность преобразования (экспериментальное значение 24%). Прямоугольная огибающая цуга на четвертой гармонике достигается дополнительной предкомпенсацией искажений в волоконном АОМе.

В параграфе 2.4 освещены вопросы стабильности выходной мощности лазерной системы. Кратковременная нестабильность, связанная с изменением поляризации излучения на выходе волоконной части, (пункт 2.4.1) была устранена введением системы подстройки тока волоконного предусилителя с обратной связью. Исследованный в пункте 2.4.2 временной ресурс ламп накачки по нашим оценкам составляет не менее 600 часов.

В главе 3 речь идет о лазерном драйвере для фотоинжектора с трехмерным эллипсоидальным импульсом и прямоугольным цугом. В параграфе 3.1 приводятся проблемы, связанные с созданием, распространением, усилением, преобразованием в гармоники и диагностикой таких пучков, и обозначаются идеи решения этих проблем и их воплощения в соответствующих оптических элементах (пункт 3.1.1). В пункте 3.1.2 описана схема конкретного лазерного драйвера, стартующая с волоконного ЗГ. Также в волоконном дизайне

объединены стретчер, несколько каскадов предварительного усиления, АОМы и для одного из двух каналов - быстрая линия задержки. Внутри волоконной части излучение разветвляется на два канала. На выходе волоконной части импульсы двух каналов сжимаются каждый в своем компрессоре. Импульсы рабочего канала затем усиливаются, профилируются и преобразуются в гармоники. Диагностические импульсы (с длительностью, много меньшей длительности рабочих) используются в кросс-корреляторе. В пункте 3.1.3 резюмируется совокупность необходимых параметров лазерного драйвера (табл. 2), который был создан в ИПФ РАН, перевезен в ОЕ8У-Р1Т7 (Цойтен, Германия) и работает там в настоящее время.

Длительность импульса 7 пс

Частота следования импульсов 1 МГц

Длительность цуга 300 мкс

Частота следования цугов 10 Гц

Длина волны 257,5 нм

Энергия импульса 10 мкДж

Форма импульса эллипсоид

Табл. 2. Параметры лазерного драйвера для ОЕБУ.

В параграфе 3.2 теоретически исследуются дифракционные искажения квазиэллипсоидального 30 лазерного пучка с размытой границей при его распространении в свободном пространстве. Применяется метод разложения поля по модам Лагерра-Гаусса (пункт 3.2.1). Вводятся численные параметры, характеризующие искажения такого пучка: расплывание пучка как целого и появление в его профиле дифракционных колец (пункт 3.2.2). По итогам численного моделирования (пункт 3.2.3) делается вывод о необходимой точности продольного позиционирования элементов, позволяющей без существенных искажений передать изображение ЗО пучка в многопроходном усилителе на кристаллах УЬ:КО\\^, которому посвящен следующий параграф.

Оконечный многопроходный (лазерный импульс проходит активную среду 44 раза) широкополосный дисковый УЬ:КО\У усилитель ЗЭ эллипсоидальных импульсов с диодной накачкой подробно описан в параграфе 3.3. Его оптическая схема (пункт 3.3.1) представляет собой зеркальный телескоп Кеплера с многократным переносом изображения между двумя активными элементами и чередующимися отражениями в сагиттальной и меридиональной плоскостях для компенсации астигматизма. Усиление цугов импульсов без искажения их прямоугольной временной огибающей производится по методу "ргеритрт§" - задержки начала цуга относительно включения накачки. В пункте 3.3.2 выводится формула для этой задержки.

Полученное по формуле значение совпадает с экспериментальным с точностью лучше 10%. Теоретическая модель усиления в квазичетырехуровневой активной среде - кристалле Yb:KGW - строится в пункте 3.3.3. При помощи соотнесения решения системы балансных уравнений с экспериментальными данными находятся сечения процессов в Yb:KGW: поглощения накачки, излучения сигнала и реабсорбции сигнала. И наконец, в пункте 3.3.4 приводятся результаты тестирования усилителя.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Гачева, Екатерина Игоревна, 2015 год

Список цитируемой литературы

1. Le Flanchec, V. Stabilization system of a photoinjector drive laser / V. Le Flanchec, J.-P. Bleses, S. Striby, J.-P. Laget // Applied Optics. - 1997. - T. 36. - №33. - C. 8541.

2. Will, I. Feedback-stabilized Nd:YLF amplifier system for generation of picosecond pulse trains of an exactly rectangular envelope / I. Will, A. Liero, D. Mertins, W. Sandner // IEEE Journal of Quantum Electronics. - 1998. - T. 34. -№10. - C. 2020.

3. Will, I. Photoinjector drive laser of the FLASH FEL / I. Will, H. I. Templin, S. Schreiber, W. Sandner // Opt Express. - 2011. - T. 19. - №24. - C. 23770.

4. Petrarca, M. CTF3 Photo-Injector Laser / M. Petrarca, V. Fedosseev, K. Elsener, N. Lebas, R. Losito, A. Masi, M. Divall, G. Hirst, I. Ross, C. Vicario, I. Boscolo, S. Cialdi, D. Cipriani. - 2009. - C. JTuD7.

5. Cialdi, S. Simple scheme for ultraviolet time-pulse shaping / S. Cialdi, C. Vicario, M. Petrarca, P. Musumeci // Applied Optics. - 2007. - T. 46. - №22. - C. 4959.

6. Trisorio, A. Direct shaping of picosecond high energy deep ultraviolet pulses / A. Trisorio, C. Ruchert, C. P. Hauri // Applied Physics B. - 2011. - T. 105. - №2. - C. 255.

7. Will, I. Generation of flat-top picosecond pulses by coherent pulse stacking in a multicrystal birefringent filter /1. Will, G. Klemz // Optics Express. - 2008. - T. 16. -№19. - C. 14922.

8. Danailov, M. B. Performance of the FERMI FEL Photoinjector Laser / M. B. Danailov, A. Demidovich, R. Ivanov, I. Nikolov, P. Sigalotti // Proceedings of FEL. - 2007. - C. 358.

9. Tomizawa, H. Development of a yearlong maintenance-free terawatt Ti:Sapphire laser system with a 3D UV-pulse shaping system for THG / H. Tomizawa, H. Dewa, H. Hanaki, F. Matsui // Quantum Electronics. - 2007. - T. 37. - №8. - C. 697.

10. Li, Y. Laser pulse shaping for generating uniform three-dimensional ellipsoidal electron beams / Y. Li, S. Chemerisov, J. Lewellen // Physical Review Special Topics - Accelerators and Beams. -2009. - T. 12. - №2. - C. 020702.

11. Musumeci, P. Experimental Generation and Characterization of Uniformly Filled Ellipsoidal Electron-Beam Distributions / P. Musumeci, J. T. Moody, R. J. England, J. B. Rosenzweig, T. Tran // Physical Review Letters. - 2008. - T. 100. -№24. - C. 244801.

12. Kapchinskij, I. M. Limitations Of Proton Beam Current In A Strong Focusing Linear Accelerator Associated With The Beam Space Charge / I. M. Kapchinskij, V. V. Vladimirskij. - 1959. - C. 274.

13. Carlsten, B. E. New photoelectric injector design for the Los Alamos National Laboratory XUV FEL accelerator / B. E. Carlsten // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment. - 1989. - T. 285. - №1-2. -C. 313.

14. Serafini, L. Envelope analysis of intense relativistic quasilaminar beams in rf photoinjectors:mA theory of emittance compensation / L. Serafini, J. B. Rosenzweig // Physical Review E. - 1997. - T. 55. -№6. - C. 7565.

15. Limborg-Deprey, C. Optimum electron distributions for space charge dominated beams in photoinjectors / C. Limborg-Deprey, P. R. Bolton // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment. - 2006. -T. 557. - №1. - C. 106.

16. Krasilnikov, M. Experimentally minimized beam emittance from anL-band photoinjector / M. Krasilnikov, F. Stephan, G. Asova, H. J. Grabosch, M. Groß, L. Hakobyan, I. Isaev, Y. Ivanisenko, L. Jachmann, M. Khojoyan, G. Klemz, W. Köhler, M. Mahgoub, D. Malyutin, M. Nozdrin, A. Oppelt, M. Otevrel, B. Petrosyan, S. Rimjaem, A. Shapovalov, G. Vashchenko, S. Weidinger, R. Wenndorff, K. Flöttmann, M. Hoffmann, S. Lederer, H. Schiarb, S. Schreiber, I. Templin, I. Will, V. Paramonov, D. Richter // Physical Review Special Topics - Accelerators and Beams. - 2012. -T. 15. -№10. -C. 100701.

17. Terunuma, N. Improvement of an S-band RF gun with a Cs2Te photocathode for the KEK-ATF / N. Terunuma, A. Murata, M. Fukuda, K. Hirano, Y. Kamiya, T. Kii, M. Kuriki, R. Kuroda, H. Ohgaki, K. Sakaue, M. Takano, T. Takatomi, J. Urakawa, M. Washio, Y. Yamazaki, J. Yang // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment. - 2010. - T. 613. - № 1. - С. 1.

18. A 3 TeV e+e- Linear Collider Based on CLIC Technology. Report / G. Guignard. - Geneva: CERN European organization for nuclear research, 2000 - 76 c.

19. Braun, H.H. The Photo-Injector Option for CLIC Past Experiments and Future Developement / H.H. Braun, E. Chevallay, S. Hutchins, P. Legros, G. Suberlucq, H.Trautner, I.N. Ross, E. Bente // Proceedings of the 2001 Particle Accelerator Conference,. - 2001. - C. 720.

20. Sugiyama, H. L-band Photocathode RF gun at KEK-STF / H. Sugiyama, Y. Takahashi, H. Hayano, J. Urakawa, S. Kashiwagi, G. Isoyama, R. Kato, N. Sugimoto, M. Kuriki // Journal of Physics: Conference Series. - 2011. - T. 298.-C. 012015.

21. Aberg, T. A VUV Free Electron Laser at TESLA Test Facility at DESY Conceptual Design Report / T. Aberg // TESLA FEL Report 1995-03. - 1995. - C. 175.

22. FLASH The Free-Electron Laser in Hamburg. Report / J. R. Schneider. - Hamburg, Germany: Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY, 2007. - 53 с.

23. Sertore, D. High QE photocathodes at FLASH / D. Sertore, L. Monaco P. Michelato, C. Pagani, J. H. Han, S. Schreiber // Proceedings of EPAC. - 2006. - T. WEPLS052. - C. 2496.

24. Kong, S. H. Photocathodes for free electron lasers / S. H. Kong, J. Kinross-Wright, D. C. Nguyen, R. L. Sheffield // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment. - 1995. - T. 358. - №1-3. - C. 272.

25. International Linear Collider Reference Design Report / J. Brau, Y. Okada, N. Walker. - Stanford: Stanford Linear Accelerator Center, Stanford University, 2007. - 47 c.

26. Seeman, J. T. The Stanford Linear Collider / J. T. Seeman // Annual Review of Nuclear and Particle Science. - 1991. - T. 41. -№1. - C. 389.

27. The European X-Ray Free-Electron Laser Technical design report / A. Massimo, B. Reinhard, C. Majed, D. Winfried, D. Barry, D. Stefan, G. Gerhard, G. Walter, G. Heinz, H. Janos, M. Jonathan, P. Joachim, R. Harald, R. David, I. Robinson, J. Rossbach, A. Schwarz, K. Tiedtke, T. Tschentscher, I. Vartaniants, H. Wabnitz, Hans Weise, R. Wichmann, K. Witte, A. Wolf, M. Wulff, M. Yurkov. - Hamburg, Germany: DESY XFEL Project Group, 2007. - 646 c.

28. Linac Coherent Light Source (LCLS) Design Study Report / M. Cornacchia. - Stanford: Stanford University, 1998.-397 c.

29. Swiss FEL Conceptual Design Report / R. Ganter. - Villigen, Switzerland: Paul Scherrer Institut,

2010.- 130 c.

30. Petrarca, M. Study of the Powerful Nd:YLF Laser Amplifiers for the CTF3 Photoinjectors / M. Petrarca, M. Martyanov, M. C. Divall, G. Luchinin // IEEE Journal of Quantum Electronics. -

2011.-T. 47.-№3.-C. 306.

31. Weiner, A. M. High-resolution femtosecond pulse shaping / A. M. Weiner, J. P. Heritage, E. M. Kirschner // Journal of the Optical Society of America B. - 1988. - T. 5. - №8. - C. 1563.

32. Boulware, C. Latest Results at the Upgraded PITZ facility / C. Boulware, G. Asova, J. Bahr, K. Flottmann, H. J. Grabosch, L. Hakobyan, M. Hanel, Y. Ivanisenko, S. Khodyachykh, S. Korepanov, M. Krasilnikov, S. Lederer, B. Petrosyan, S. Rimjaem, D. Reschke, T. Scholz, A. Shapovalov, R. Spesyvtsev, L. Staykov, F. Stephan, K. Rosbach, D. Richter, J. Ronsch, P. Michelato, L. Monaco, C. Pagani, D. Sertore, G. Klemz, I. Will, T. Garvey, W. Ackermann, E. Arevalo // Proceedings of 30th Free Electron Laser Conference. - 2008. - C. 481.

33. Tan, X. Diffractive phase elements for beam shaping: a new design method / X. Tan, B.-Y. Gu, G.-Z. Yang, B.-Z. Dong // Applied Optics. - 1995. - T. 34. -№8. - C. 1314.

34. Rhodes, P. W. Refractive optical systems for irradiance redistribution of collimated radiation: their design and analysis / P. W. Rhodes, D. L. Shealy // Applied Optics. - 1980. - T. 19. - №20. - C. 3545.

35. Hoffiiagle, J. A. Design and performance of a refractive optical system that converts a Gaussian to a flattop beam / J. A. Hoffnagle, C. M. Jefferson // Applied Optics. - 2000. - T. 39. - №30. - C. 5488.

36. Такаока, Т. Design of a Reflective Aspherical Surface of a Compact Beam-Shaping Device / T. Takaoka, N. Kawano, Y. Awatsuji, T. Kubota // Optical Review. - 2006. - T. 13. - №2. - C.77.

37. CTF3 Design Report / G. Geschonke, A. Ghigo. - Geneva, Switzerland: CERN - PS division research, 2002. - 26 c.

38. Kuriki, M. Development of a High Average Power Laser Generating Electron Beam in ILC Format for KEK-STF / M. Kuriki, H. Iijima, Hiroshima U., H. Hayano, Y. Honda, H. Sugiyama, J. Urakawa, G. Isoyama, S. Kashiwagi, R. Kato, E.Katin, E. Khazanov, V.Lozhkarev, G.Luchinin, A.Poteomkin, G.Shirkov, G. Trubnikov // Proceedings of IPAC'10. - 2010. - Т. THPEC024. - C. 4098.

39. Потёмкин, A.K. Лазерный драйвер для фотокатода линейного ускорителя электронов / А.К. Потёмкин, Е.И. Гачева, В.В. Зеленогорский, Е.В. Катин, И.Е. Кожеватов, В.В. Ложкарев, Г.А. Лучинин, Д.Е. Силин, Е.А. Хазанов, Д.В. Трубников, Т.Д. Ширков, М. Курики, Д. Уракава // Квантовая Электроника. - 2010. - Т. 40. - №12. - С. 1123.

40. Gacheva, Е. I. Laser Driver for a Photoinjector of an Electron Linear Accelerator / E. I. Gacheva, A. K. Poteomkin, E. A. Khazanov, V. V. Zelenogorskii, E. V. Katin, G. A. Luchinin, N. I. Balalykin, V. F. Minashkin, M. A. Nozdrin, G. V. Trubnikov, G. D. Shirkov // IEEE Journal of Quantum Electronics. - 2014. - T. 50. - №7. - C. 522.

41. Крыжановский, В. И. Формирование пространственной структуры излучения в твердотельных лазерных системах аподизирующими и жесткими апертурами / В. И. Крыжановский, Б. М. Седов, В. А. Серебряков, А. Д. Цветков, В. Е. Яшин // Квантовая Электроника. - 1983. - Т. 10. - №2. - С. 354.

42. Потёмкин, А.К. Компактный лазер на фосфатном стекле с неодимом с энергией 100 Дж и мощностью 100 ГВт для накачки параметрического усилителя чирпированных импульсов /

A. К. Потёмкин, Е. В. Катин, А. В. Кирсанов, Г. А. Лучинин, А. Н. Малыпаков, М .А. Мартьянов, А. 3. Матвеев, О. В. Палашов, Е. А. Хазанов, А. А. Шайкин // Квантовая Электроника. - 2005. - Т. 35. - №4. - С. 302.

43. Frantz, L. М. Theory of Pulse Propagation in a Laser Amplifier / L. M. Frantz, J. S. Nodvik // Journal of Applied Physics. - 1963. - T. 34.-№8.-C. 2346.

44. Таланов, В. И. Распространение коротких электромагнитных импульсов в активной среде /

B. И. Таланов // Известия ВУЗов. Радиофизика. - 1964. - Т. 7. -№3. - С. 491.

45. Koechner, W. Solid-state laser engineering / W. Koechner. - New York: Springer-Verlag Springer Science & Business Media, 2006. - 750 c.

46. Зеленогорский, В. В. Влияние фотоупругого эффекта на тепловую линзу в кристалле YLF / В. В. Зеленогорский, Е. А. Хазанов // Квантовая Электроника. - 2010. - Т. 40. - №1. - С. 40.

47. Nikogosyan, D. N. Nonlinear Optical Crystals: A Complete Survey / D. N. Nikogosyan. - New York: Springer-Verlag Springer Science & Business Media, 2005. - 428 c.

48. Ogorodnikov, I. N. Electronic excitations and luminescence in CsLiBeOio crystals / I. N. Ogorodnikov, V. A. Pustovarov, A. V. Kruzhalov, L. I. Isaenko, M. Kirm, G. Zimmerer // Physics of the Solid State. - 2000. - T. 42. -№10. - C. 1846.

49. Ogorodnikov, I. N. Transient optical absorption of hole polarons in ADP (NH4H2PO4) and KDP (KH2PO4) crystals / I. N. Ogorodnikov, V. Y. Yakovlev, В. V. Shul'gin, M. K. Satybaldieva // Physics of the Solid State. - 2002. - T. 44. - №5. - C. 880.

50. Matos, O.On the origin of the acoustic signals generated in KDP by pulsed UV laser excitation / O. Matos, G. A. Torchia, G. M. Bilmes, J. O. Tocho, H. F. Ranea-Sandoval // Applied Physics B. -2005.-T. 80. - №4-5. - C. 535.

51. Demos, S. G. Bulk defect formations in KH2PO4 crystals investigated using fluorescence microscopy / S. G. Demos, M. Staggs, H. B. Radousky // Physical Review B. - 2003. - T. 67. -№22.-C. 224102

52. Маршак, И. С. Импульсные источники света / И. С. Маршак. - Москва: Энергия, 1978. - 472 с

53. Andrianov, A. All-fiber design of hybrid Er-doped laser/Yb-doped amplifier system for highpower ultrashort pulse generation / A. Andrianov, E. Anashkina, S. Muravyev, A. Kim // Optics Letters.-2010.-T. 35.-№22.-C. 3805.

54. Strickland, D. Compression of amplified chirped optical pulses / D. Strickland, G. Mourou // Optics Communications. - 1985. -T. 56. -№3. -C. 219.

55. Gelikonov, V. M. A control system for the optical-fiber piezoelectric modulator of the optical path / V. M. Gelikonov, G. V. Gelikonov, S. Y. Ksenofontov, D. A. Terpelov, P. A. Shilyagin // Instruments and Experimental Techniques. - 2010. - T. 53. -№3. - C. 443.

56. Ананьев, Ю. А. Оптические резонаторы и лазерные пучки / Ю. А. Ананьев. - Москва: Рипол Классик, 1990.-264 с.

57. Gacheva, Е. I. Disk Yb:KGW amplifier of profiled pulses of laser driver for electron photoinjector / E. I. Gacheva, V. V. Zelenogorskii, A. V. Andrianov, M. Krasilnikov, M. A. Martyanov, S. Y. Mironov, A. K. Potemkin, E. M. Syresin, F. Stephan, E. A. Khazanov // Optics Express. - 2015. -T. 23. -№8. -C. 9627.

58. Гачева, E. И. Искажения квазиэллипсоидального 3D лазерного импульса-пучка при распространении в свободном пространстве / Е. И. Гачева, А. К. Потемкин // Известия вузов, Радиофизика. - 2015. - Т. 58. - №5.

59. Власов, С. Н. Усредненное описание волновых пучков в линейных и нелинейных средах (метод моментов) / С. Н. Власов, В. А. Петрищев, В. И. Таланов // Известия вузов, Радиофизика. - 1971.-Т. 14. -№9. -С. 1453.

60. Experimental verification of short pulse amplification to the Joule level in Yb:CaF2 / J. Koerner, J. Hein, M. Kahle, H. Liebetrau, R. Seifert, M. Lenzki, S. Pastrik, M. Kaluza, D. Klopfel, S. Keppler, M. Hornung, A. Kessler, and C. Paiva Joao // Presentation IOQ Jena, 2010. - 2010.

61. Klopp, P. New Yb3+-doped laser materials and their application in continuous-wave and mode-locked lasers PhD: doctor rerum naturalium / Klopp Peter - Berlin: Humboldt-Universität zu Berlin, 2006 -204 с.

62. Yb:KGW and Yb:KYW crystals laser lines and harmonics [Online]. - Eksma Optics. Laser Components 2014 / 2015 - www.eksmaoptics.com.

63. Biswal, S. Thermo-optical parameters measured in ytterbium-doped potassium gadolinium tungstate / S. Biswal, S. P. O'Connor, S. R. Bowman // Applied Optics. - 2005. - T. 44. - №15. -C. 3093.

64. Volosov, V. D. Method for compensating the phase-matching dispersion in nonlinear optics / V. D. Volosov, S. G. Karpenko, N. E. Kornienko, V. L. Strizhevskii // Soviet Journal of Quantum Electronics. - 1975. - T. 4. - №9. - C. 1090.

65. Martinez, О. E. Achromatic phase matching for second harmonic generation of femtosecond pulses / О. E. Martinez // IEEE Journal of Quantum Electronics. - 1989. - T. 25. - №12. - C. 2464.

66. Szabö, G. Broadband frequency doubler for femtosecond pulses / G. Szabö, Z. Bor // Applied Physics B. - 1990,-T. 50.-№l.-C. 51.

67. Richman, B. A. Efficient broadband second-harmonic generation by dispersive achromatic nonlinear conversion using only prisms / B. A. Richman, S. E. Bisson, R. Trebino, E. Sidick, A. Jacobson // Optics Letters. - 1998. - T. 23. - №7. - C. 497.

68. [Online], - www.photron.com.

69. Беспалов, В.Г. Фемтосекундная оптика и фемтотехнологии / В.Г. Беспалов, С.А. Козлов, В.Н. Крылов, С.Э. Путилин - Санкт-Петербург: СПбГУ ИТМО, 2010. - 234 с.

70. Ippen, Е. P.Techniques for measurement: Ultrashort light pulses / E. P. Ippen, С. V. Shank - 1977. -C. 83.

71. Зеленогорский, B.B. Сканирующий кросс-коррелятор для мониторинга однородных трехмерных эллипсоидальных лазерных пучков / В.В. Зеленогорский, A.B. Андрианов, Е.И. Гачева, Г.В. Геликонов, М. Красильников, М.А. Мартьянов, С.Ю. Миронов, А.К. Потёмкин, Е.М. Сыресин, Ф. Штефан, Е.А. Хазанов // Квантовая электроника. - 2014. - Т. 44. - №1. - С. 76.

Публикации автора по теме диссертации

Al. Потемкин, А.К. Лазерный драйвер для фотокатода линейного ускорителя электронов / А.К. Потемкин, Е.И. Гачева, В.В. Зеленогорский, Е.В. Катин, И.Е. Кожеватов, В.В. Ложкарев, Г.А. Лучинин, Д.Е. Силин, Е.А. Хазанов, Д.В. Трубников, Г.Д. Ширков, М. Курики, Д. Уракава //Квантовая Электроника. - 2010. - Т.40. -№12. - С. 1123-1130. А2. Гачева, Е.И. Исследование эффективности процесса генерации прямоугольной огибающей цуга лазерных импульсов при умножении частоты с учетом тепловых эффектов / Е.И. Гачева, А.И. Макаров, А.К. Потемкин //Научная студенческая конференция высшей школы общей и прикладной физики "ВШОПФ 2010", тезисы докладов. - 2010. - С. 12. A3. Гачева, Е.И. Лазер для фотоинжектора линейного ускорителя электронов / Е.И. Гачева, А.К. Потемкин //Четвертая всероссийская школа для студентов, аспирантов, молодых ученых и специалистов по лазерной физике и лазерным технологиям, сборник докладов. - 2010. - С. 83-89.

A4. Гачева, Е.И. Лазерный драйвер для фотоинжектора линейного ускорителя электронов / Е.И. Гачева //XVI научная школа "Нелинейные волны - 2012", тезисы докладов молодых учёных. -2012.-С. 26-27.

А5. Гачева, Е.И. Лазерный УФ драйвер для фотокатода линейного ускорителя электронов / Е.И. Гачева, В.В. Зеленогорский, Г.А. Лучинин, А.К. Потемкин, Е.А. Хазанов //Шестая всероссийская школа для студентов, аспирантов, молодых ученых и специалистов по лазерной физике и лазерным технологиям, сборник докладов. - 2012. - С. 33-36. А6. Гачева, Е.И. Отработка компонентов лазерной системы для фотоинжектора линейного ускорителя электронов / Е.И. Гачева //17-я нижегородская сессия молодых ученых (естественные, математические науки), сборник трудов. - 2012. -С. 56. А7. Gacheva, E.I. Photoinjector laser activities in IAP RAS / E.I. Gacheva //LA3NET 1st topical

workshop on laser based particle sources, book of abstracts. - 2013. - C. 12-13. A8. Гачева, Е.И. Широкополосный Yb:KGW усилитель с диодной накачкой для 3D эллипсоидальных импульсов катодных лазеров / Е.И. Гачева //18-я нижегородская сессия молодых ученых (естественные, математические науки), сборник трудов. - 2013. - С. 18-19. А9. Khazanov, Е. Cross-correlator for the diagnostics of 3D Ellipsoidal shaped UV laser pulses for XFEL ultra low-emittance photoinjector [Электронный ресурс] / E. Khazanov, A. Andrianov, E. Gacheva, G. Gelikonov, V. Zelenogorsky, S. Mironov, A. Poteomkin, M. Martyanov, E. Syresin, M. Krasilnikov, F. Stephan //CLEO: science and innovations, CLEO:2013 technical digest. - 2013. -Режим доступа: http://dx.doi.org/10.1364/CLEO_QELS.2013.JTh2A.27.

A10. Зеленогорский, B.B. Сканирующий кросс-коррелятор для мониторинга однородных трехмерных эллипсоидальных пучков / В.В. Зеленогорский, А.В. Андрианов, Е.И. Гачева, Г.В. Геликонов, М. Красильников, М.А. Мартьянов, С.Ю. Миронов, А.К. Потемкин, Е.М. Сыресин, Ф. Штефан, Е.А. Хазанов //Квантовая Электроника. - 2014. - Т. 44. - №1. - С. 7682.

All. Krasilnikov, М. Development of a photo cathode laser system for quasi ellipsoidal bunches at PITZ / M. Krasilnikov, M. Khojoyan, F. Stephan, A. Andrianov, E. Gacheva, E. Khazanov, S. Mironov, A. Poteomkin, V. Zelenogorsky, E. Syresin //The 35th International Free Electron Laser Conference, proceedings. - 2013. - TUPS039. A12. Gacheva, E.I. Laser driver for a photoinjector of an electron linear accelerator / E.I. Gacheva, A.K. Poteomkin, E.A. Khazanov, V.V. Zelenogorskii, E.V. Katin, G.A. Luchinin, N.I. Balalykin, V.F. Minashkin, M.A. Nozdrin, G.V. Trubnikov, G.D. Shirkov //IEEE Journal of quantum electronics. - 2014. - T.50. - №7. - C. 522-529. A13. Mironov, S. Laser system for generation 3D ellipsoidal UV pulses / S. Mironov, E. Gacheva, A. Andrianov, V. Zelenogorsky, E. Khazanov, A. Poteomkin, M. Krasilnikov, F. Stefan, and M. Martyanov //Advanced photonics, OSA technical digest. - 2014. - JM5A.30. A14. Rublack, T. Design of a spatio-temporal 3-D ellipsoidal photocathode laser system for the high brightness photoinjector PITZ / T. Rublack, J. Good, M. Khojoyan, M. Krasilnikov, F. Stephan, I. Hartl, S. Schreiber, A. Andrianov, E. Gacheva, E. Khazanov, S. Mironov, A. Poteomkin, V. Zelenogorskii, E. Syresin //The 36th international free electron laser conference, proceedings. -2014. - THP060.

A15. Rublack, T. Development of a quasi 3-D ellipsoidal photocathode laser system for PITZ / T. Rublack, M. Khojoyan, M. Krasilnikov, F. Stephan, I. Hartl, S. Schreiber, A. Andrianov, E. Gacheva, E. Khazanov, S. Mironov, A. Poteomkin, V. Zelenogorskii, E. Syresin //The fifth international particle accelerator conference, proceedings. - 2014. - TUPME074. A16. Gacheva, E.I. Disk Yb:KGW amplifier of profiled pulses of laser driver for electron photoinjector / E.I. Gacheva, V.V. Zelenogorskii, A.V. Andrianov, M. Krasilnikov, M.A. Martyanov, S.Yu. Mironov, A.K. Potemkin, E.M. Syresin, F. Stephan, E.A. Khazanov //Optics Express. - 2015. - T. 23. - №8. - C. 9627-9639. A17. Гачева, Е.И. Искажения квазиэллипсоидального 3D лазерного импульса-пучка при распространении в свободном пространстве / Е.И. Гачева, А.К. Потемкин //Известия Вузов Радиофизика.-2015.-Т. 58. -№5.