First Observation of Self-Amplified Spontaneous Emission in a Free-Electron Laser at 109 nm Wavelength
J. Andruszków(Institute of Nuclear Physics, Polish Academy of Sciences), B. Aune(Commissariat à l'Énergie Atomique et aux Énergies Alternatives), V. Ayvazyan(A. Alikhanyan National Laboratory), N. Baboi(Universität Hamburg), R.J. Bakker, V. F. Balakin, D. Barni(Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Acceleratori e Superconduttività Applicata), A. N. Bazhan, M. Bernard(Université Paris-Sud), A. Bosotti(Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Acceleratori e Superconduttività Applicata), J.C. Bourdon(Université Paris-Sud), W. Brefeld(Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY), R. Brinkmann(Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY), S. Bühler(Centre National de la Recherche Scientifique), J.-P. Carneiro(Fermi National Accelerator Laboratory), M. Castellano(Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali di Frascati), P. Castro(Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY), L. Catàni(Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Roma I), S. Chel(Commissariat à l'Énergie Atomique et aux Énergies Alternatives), Y. Cho(Argonne National Laboratory), S. Choroba(Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY), Eric R. Colby(Fermi National Accelerator Laboratory), Winfried Decking(Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY), Patric Den Hartog(Argonne National Laboratory), M. Desmons(Commissariat à l'Énergie Atomique et aux Énergies Alternatives), M. Dohlus(Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY), Devin T. Edwards(Fermi National Accelerator Laboratory), H. Edwards(Fermi National Accelerator Laboratory), B. Faatz(Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY), J. Feldhaus(Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY), M. Ferrario(Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali di Frascati), Michael J. Fitch(University of Rochester), Klaus Flöttmann(Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY), M. Fouaidy(Centre National de la Recherche Scientifique), A. Gamp(Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY), T. Garvey(Université Paris-Sud), Ch. Gerth(Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY), Marc Geitz(Universität Hamburg), E. Gluskin(Argonne National Laboratory), V. Gretchko(Institute for Nuclear Research), U. Hahn(Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY), W. Hartung(Fermi National Accelerator Laboratory), David Hubert(Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY), M. Hüning(RWTH Aachen University), R. Ischebek(RWTH Aachen University), M. Jabłonka(Commissariat à l'Énergie Atomique et aux Énergies Alternatives), J. Joly(Commissariat à l'Énergie Atomique et aux Énergies Alternatives), Michel Juillard(Commissariat à l'Énergie Atomique et aux Énergies Alternatives), T. Junquera(Centre National de la Recherche Scientifique), P. Jurkiewicz(Institute of Nuclear Physics, Polish Academy of Sciences), A. Kabel(Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY), J. Kahl(Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY), Hubertus Kaiser(Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY), T. Kamps(Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY), V. V. Katelev(Institute for High Energy Physics), J. Kirchgessner(Cornell University), M. Körfer(Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY), Л. В. Кравчук(Institute for Nuclear Research), Gary L. Kreps(Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY), J. Krzywiński(Polish Academy of Sciences), T Lokajczyk(Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY), Ralph Lange(Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY), B. Leblond(Université Paris-Sud), M. Leenen(Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY), J. Lesrel(Centre National de la Recherche Scientifique), Matthias Liepe(Universität Hamburg), A. Liero(Max-Born-Institute for Nonlinear Optics and Short Pulse Spectroscopy), T. Limberg(Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY), R. Lorenz(Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY), Lu Hui Hua(Institute of High Energy Physics), Lu Hai(Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY), C. Magne(Commissariat à l'Énergie Atomique et aux Énergies Alternatives), M.A. Maslov(Institute for High Energy Physics), G. Materlik(Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY), A. Matheisen(Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY), J. Menzel(RWTH Aachen University), P. Michelato(Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Acceleratori e Superconduttività Applicata), W.-D. Möller(Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY), A. Mosnier(Commissariat à l'Énergie Atomique et aux Énergies Alternatives), U. Müller(Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY), O. Napoly(Commissariat à l'Énergie Atomique et aux Énergies Alternatives), A. Novokhatski(Technische Universität Darmstadt), M. Omeich(Université Paris-Sud), H. Padamsee(Cornell University), C. Pagani(Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Acceleratori e Superconduttività Applicata), F. Peters(Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY), B. Petersen(Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY), P. Pierini(Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Acceleratori e Superconduttività Applicata), J. Pflüger(Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY), P. Piot(Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY), B. Phung Ngoc(Commissariat à l'Énergie Atomique et aux Énergies Alternatives), Łukasz Pluciński(Universität Hamburg), D. Proch(Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY), K. Rehlich(Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY), S. Reiche(Universität Hamburg), D. Reschke(Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY), I. Reyzl(Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY), J. B. Rosenzweig(University of California, Los Angeles), J. Roßbach(Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY), S. Roth(Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY), Evgeni Saldin(Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY), W. Sandner(Max-Born-Institute for Nonlinear Optics and Short Pulse Spectroscopy), Z. Sanok(AGH University of Krakow), H. Schlarb(Universität Hamburg), G. Schmidt(Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY), Peter Schmüser(Universität Hamburg), J. R. Schneider(Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY), E.A. Schneidmiller(Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY), H.J. Schreiber(Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY), S. Schreiber(Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY), Petra Schütt(Technische Universität Darmstadt), J. Sekutowicz(Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY), L. Serafini(Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Acceleratori e Superconduttività Applicata), D. Sertore(Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY), Stefan Setzer(Technische Universität Darmstadt), Stefan Simrock(Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY), B. Sonntag(Universität Hamburg), B. Sparr(Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY), F. Stephan(Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY), V. Sytchev(Institute for High Energy Physics), S. Tazzari(Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Roma I), F. Tazzioli(Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali di Frascati), M. Tigner(Cornell University), Martin Timm(Technische Universität Darmstadt), M. Tonutti(RWTH Aachen University), E. M. Trakhtenberg(Argonne National Laboratory), R. Treusch(Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY), D. Trines(Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY), V. Verzilov(Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali di Frascati), Thorsten Vielitz(Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY), V. Vogel, G. Walter(RWTH Aachen University), Rainer Wanzenberg(Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY), T. Weiland(Technische Universität Darmstadt), H. Weise(Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY), J. G. Weisend(Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY), M. Wendt(Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY), Michael Werner(Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY), M. White(Argonne National Laboratory), I. Will(Max-Born-Institute for Nonlinear Optics and Short Pulse Spectroscopy), Sarah J. Wolff(Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY), M.V. Yurkov(Joint Institute for Nuclear Research), K. Zapfe(Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY), P. B. Zhogolev, Feng Zhou(Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY)
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Abstract
We present the first observation of self-amplified spontaneous emission (SASE) in a free-electron laser (FEL) in the vacuum ultraviolet regime at 109 nm wavelength (11 eV). The observed free-electron laser gain (approximately 3000) and the radiation characteristics, such as dependency on bunch charge, angular distribution, spectral width, and intensity fluctuations, are all consistent with the present models for SASE FELs.
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