Echipa de lasere cu electroni liberi a Academiei Chineze de Științe a înregistrat progrese în cercetarea laserelor cu electroni liberi complet coerente. Bazându-se pe Facilitatea de Laser cu Electroni Liberi cu Raze X Moi din Shanghai, noul mecanism al laserului cu electroni liberi în cascadă armonică cu ecou propus de China a fost verificat cu succes, iar radiația coerentă cu raze X moi are performanțe excelente. Recent, rezultatele au fost publicate în Optica sub titlul Impulsuri coerente și ultra-scurte de raze X moi de la lasere cu electroni liberi în cascadă armonică cu ecou.
Laserul cu electroni liberi cu raze X este una dintre cele mai avansate surse de lumină din lume. În prezent, majoritatea laserelor internaționale cu electroni liberi cu raze X se bazează pe mecanismul de emisie spontană cu autoamplificare (SASE). SASE are o luminozitate de vârf foarte mare și o lățime a impulsului ultra-scurtă la nivel femto și alte performanțe excelente, dar SASE vibrații cauzate de zgomot, coerența și stabilitatea impulsului său de radiație nu sunt ridicate, nefiind „laser” cu bandă de raze X. Una dintre cele mai importante direcții de dezvoltare în domeniul laserelor internaționale cu electroni liberi este generarea de radiații de raze X complet coerente cu calitate laser convențională, iar modalitatea importantă este utilizarea mecanismului de operare al laserului extern cu electroni liberi. Radiația laserului extern cu electroni liberi moștenește caracteristicile laserului cu semințe și are caracteristici excelente, cum ar fi coerența completă, controlul fazei și sincronizarea precisă cu laserul extern cu pompă. Cu toate acestea, din cauza limitării lungimii de undă și a lățimii impulsului laserului cu semințe, acoperirea lungimii de undă scurte și intervalul de reglare a lungimii impulsului laserului extern cu electroni liberi sunt limitate. Pentru a extinde în continuare acoperirea cu lungimi de undă scurte a laserului extern cu electroni liberi, în ultimii ani se dezvoltă viguros în lume noi moduri de operare cu laser cu electroni liberi, cum ar fi generarea de armonice de ecou.
Laserul cu electroni liberi cu câștig extern este una dintre principalele căi tehnice pentru dezvoltarea laserului cu electroni liberi cu câștig ridicat în China. În prezent, toate cele patru dispozitive laser cu electroni liberi cu câștig ridicat din China au adoptat modul de funcționare cu număr extern. Bazându-se pe Facilitatea Laserului cu electroni liberi în ultraviolete profunde din Shanghai și Facilitatea Laserului cu electroni liberi în raze X moi din Shanghai, oamenii de știință au realizat succesiv prima amplificare internațională a luminii laser cu electroni liberi de tip ecou și prima amplificare prin saturație cu laser cu electroni liberi de tip ecou ultraviolet extrem. Pentru a promova în continuare laserul cu electroni liberi cu număr extern la lungimea de undă scurtă, echipa de cercetare a propus independent un nou mecanism de laser cu electroni liberi complet coerent cu cascadă armonică de ecou, care a fost adoptat de dispozitivul Laser cu electroni liberi în raze X moi din Shanghai ca schemă de bază și a finalizat întregul proces, de la verificarea principiilor până la amplificarea luminii în banda de raze X moi. Rezultatele cercetării arată că, în comparație cu mecanismul tradițional de funcționare de tip semință externă, acest mecanism are caracteristici spectrale foarte excelente, prin adoptarea de către cercetătorii care au dezvoltat independent tehnologia de diagnosticare a impulsurilor cu raze X ultrarapide (https://doi.org/10.1016/j.fmre.2022.01.027). Performanța superioară a acestui nou mecanism în controlul lungimii impulsurilor și generarea ultrarapidă a impulsurilor este verificată în continuare. Rezultatele relevante ale cercetării oferă o cale tehnică fezabilă pentru generarea de lasere cu electroni liberi complet coerente în banda subnanometrică și vor oferi un instrument de cercetare ideal pentru domeniile opticii neliniare cu raze X și chimiei fizice ultrarapide.
Laserul cu electroni liberi în cascadă armonică de ecou are o performanță spectrală excelentă: imaginea din stânga este modul cascadă convențional, iar imaginea din dreapta este modul cascadă armonică de ecou.
Reglarea lungimii impulsurilor de raze X și generarea ultrarapidă a impulsurilor pot fi realizate prin cascadă de armonici de ecou
Data publicării: 08 oct. 2023