초록 ▼

1. 4세대 빔라인 레이저 정밀 동기를 위한 RF 위상검출기 제작
- XFEL의 RF 기준 신호와 레이저 오실레이터 간 동기화 장치 개발을 통해 위상 잡음 약 14 펨토초의 매우 안정적인 성능을 달성. 제작된 장치는 현재 4세대 빔라인 3기의 레이저 시스템 운영에 모두 적용 중.
2. XFEL과 펨토초 레이저 펄스 간 타이밍 진단장치 개발
- XFEL 타이밍 진단장치 개발, 빔라인 설치 (총 3기) 및 XFEL을 이용한 시운전 완료.
- XFEL과 레이저 간 시간 지터 약 20 fs (rms)를 실험

1. 4세대 빔라인 레이저 정밀 동기를 위한 RF 위상검출기 제작
- XFEL의 RF 기준 신호와 레이저 오실레이터 간 동기화 장치 개발을 통해 위상 잡음 약 14 펨토초의 매우 안정적인 성능을 달성. 제작된 장치는 현재 4세대 빔라인 3기의 레이저 시스템 운영에 모두 적용 중.
2. XFEL과 펨토초 레이저 펄스 간 타이밍 진단장치 개발
- XFEL 타이밍 진단장치 개발, 빔라인 설치 (총 3기) 및 XFEL을 이용한 시운전 완료.
- XFEL과 레이저 간 시간 지터 약 20 fs (rms)를 실험적으로 측정하여 PAL-XFEL의 높은 시간 안정성 확인.
- 구축된 장치를 이용자 실험에 적용.

(출처 : 보고서 요약서 3p)

Abstract ▼

For time-resolved hard and soft X-ray FEL experiments, PAL-XFEL aims to develop essential techniques and apparatus that can maximize temporal, spatial, and energy resolution depending on a type of the experiments. Through this project, we build a precision synchronization device between the XFEL and

For time-resolved hard and soft X-ray FEL experiments, PAL-XFEL aims to develop essential techniques and apparatus that can maximize temporal, spatial, and energy resolution depending on a type of the experiments. Through this project, we build a precision synchronization device between the XFEL and an optical pump laser system and develop an optical laser / XFEL cross-correlator to measure temporal jitter between the laser and the XFEL pulses. Single-shot based XFEL timing information can be used to correct early time dynamics in time-resolved XFEL experiments.
We have been supported research grants of 300 million won for three years (2016. 3 ~ 2018. 12). And key achievements are as follows.

A. Building-up the RF timing synchronization for the PAL-XFEL beamlines Ti:Sapphire laser oscillator operated at 79.33 MHz in the PAL-XFEL beamline was precisely synchronized with master RF clock of 476 MHz. We achieved a phase noise between the RF and femtosecond laser to be 14 fs (rms). The synchronization systems are currently operating at all PAL-XFEL beamlines.

B. Development of optical laser/ x-ray cross-correlator (OXC) for XFEL arrival timing diagnostics
During the first two years of this project, we developed a prototype of XFEL timing diagnostic system - Optical laser & XFEL crosscorrelator (OXC) -, installed the chamber at the beamline, and measured an arrival timing jitter between XFEL and laser pulses. We reported a timing jitter of the PAL-XFEL to be 20 fs (rms), which is the smallest jitter among the operating XFEL facilities in the world.
Two more OXC chamber were made, and have been installed at hard and soft X-ray beamlines, respectively. Finally, we also developed a DAQ environment for a real time analysis.

Time-resolved XFEL experiments based on pump-probe technique will be facilitated through development of timing diagnostic tool between optical laser and XFEL pulses. Various experiments for ultrafast X-ray dynamics such as time-resolved coherent X-ray scattering, femtosecond XFEL imaging, and time-resolved RIXS, etc., can be supported by the results of this project.

(출처 : SUMMARY 7p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 보고서 요약서 ... 3
• 요약문 ... 5
• SUMMARY ... 7
• CONTENTS ... 8
• 목차 ... 8
• 제1장. 연구개발과제의 개요 ... 10
• 제2장. 국내외 기술개발 현황 ... 11
• 제3장. 연구개발수행 내용 및 결과 ... 12
• 1절. XFEL과 레이저 간 정밀 동기화를 위한 정밀 위상검출기 제작 ... 12
• 2절. XFEL과 레이저 간 상대적인 타이밍 진단을 위한 광학교차 상관계 (optical cross-correlator) 개발 및 제작 ... 14
• 1. 연구개발의 개요 ... 14
• 2. XFEL 타이밍 진단을 위한 실험적 접근 방법 ... 15
• 3. XFEL 타이밍 진단 장치 (Optical laser and XFEL cross-correlator;OXC)를 위한 챔버 및 광학계 설계 (1차년도) ... 16
• 4. 레이저를 이용한 초기 셋업과 OXC의 빔라인 설치 (1차년도~2차년도) ... 18
• 5. 타이밍 진단장치의 XFEL 빔테스트 결과 (2차년도) ... 20
• 6. 신호 측정과 데이터 분석 ... 21
• 7. OXC를 이용한 PAL-XFEL 경 X선 빔라인의 XFEL과 펨토초 레이저 간 타이밍 지터 분포 측정 (2차년도) ... 23
• 8. 타이밍 진단 챔버 추가 제작 (3차년도) ... 25
• 9. PAL-XFEL의 시간 안정성을 고려한 OXC의 활용 방안 (3차년도) ... 27
• 3절. 요약 및 결론 ... 29
• 제4장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 31
• 제5장 연구개발결과의 활용계획 ... 32
• 1. 활용 계획 ... 32
• 2. 추가 연구의 필요성 ... 32
• 3. 기업화 추진방안 ... 32
• 제6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 33
• 제7장 연구장비의 구축 및 활용 결과 ... 34
• 제8장 참고문헌 ... 35
• 첨부 ... 36
• 끝페이지 ... 47