18. Free-Electron-Laser

In einem „free-electron“-Laser (FEL) wird ein relativistischer Elektronenstrahl durch einen sogenannten „undulator“ oder „wiggler“ mit einem Magnetfeld periodisch alternierender Polarität geschickt. Dadurch wird der Elektronenstrahl zu einer wellenförmigen Bewegung gezwungen. Weil die Elektronen bei einer Wellenbewegung eine Beschleunigung erfahren, emittieren sie elektromagnetische Wellen in Form der sogenannten Synchrotron-Strahlung. Das Prinzip des FEL (Madey 1971) hat seinen Ursprung im älteren Konzept des eigentlichen „undulator“ (Motz 1951) und eine Verwandtschaft zum Smith-Purcell-Effekt (Gover und Yariv 1978; Smith und Purcell 1953), wo man einen Elektronenstrahl in geringem Abstand parallel zu einer periodisch tiefenmodulierten Metalloberfläche schießt. Die Spiegelbildkraft zwingt den Elektronenstrahl zur Wellenbewegung und damit zur Emission elektromagnetischer Wellen. Unter diesen Aspekten darf man fragen, ob der FEL als Laser oder als rein elektronische Strahlungsquelle zu betrachten ist.