Employing a magnetized plasma medium in the interaction region of a free-electron laser (FEL) offers the possibility of generating short wavelengths using moderate energy beams. Plasma in the presence of static magnetic field supports right and left circularly polarized electromagnetic modes. By superposition of these two modes, a linearly polarized electromagnetic mode is generated which can be employed as a plasma undulator in a FEL. This configuration has a higher tunability by controlling the plasma density on top of the -tubability of the conventional FELs. The roles of the axial magnetic field and plasma on the laser gain and the electron trajectories of an e-beam propagating through the plasma medium have been studied and new orbits of group (I, II, and III) have been found. Moreover, the stability of these orbits for different values of plasma frequencies has been investigated. It is shown that by increasing the axial guide magnetic field strength, the gain for orbits of group I trivially increase, while a decrease in gain has been obtained for orbits of group II and group III. In addition, it is found that with increasing the plasma frequency (or plasma density) the gain for orbits of group I and group II trivially decreases and shift to the lower cyclotron frequencies, while an increase in gain has been obtained for orbits of group III.
自由電子レーザー（FEL）の相互作用領域において磁化プラズマ媒質を用いることは、中程度のエネルギーのビームを用いて短波長を生成する可能性を提供する。静磁場の存在下でのプラズマは、右円偏光および左円偏光の電磁モードを支持する。これら二つのモードの重ね合わせにより、FELにおけるプラズマ・アンジュレータとして用いることができる直線偏光の電磁モードが生成される。この構成は、従来のFELの同調性に加えて、プラズマ密度を制御することによる高い同調性を有する。プラズマ媒質中を伝搬する電子ビームのレーザー利得および電子軌道に対する軸方向磁場とプラズマの役割が研究され、グループI、II、IIIの新たな軌道が見出された。さらに、異なるプラズマ密度の値に対するこれらの軌道の安定性が調査された。軸方向ガイド磁場強度を増加させることにより、グループIの軌道に対する利得はわずかに増加する一方、グループIIおよびグループIIIの軌道に対する利得は減少することが示された。さらに、プラズマ周波数（またはプラズマ密度）を増加させると、グループIおよびグループIIの軌道に対する利得はわずかに減少し、より低いサイクロトロン周波数へシフトする一方、グループIIIの軌道に対する利得は増加することが見出された。