Zespół Lasera na swobodnych elektronach Chińskiej Akademii Nauk poczynił postępy w badaniach nad w pełni spójnymi laserami na swobodnych elektronach. W oparciu o Szanghajski ośrodek lasera na swobodnych elektronach z miękkim promieniowaniem rentgenowskim, zaproponowany przez Chiny mechanizm kaskadowego lasera na swobodnych elektronach z miękkim promieniowaniem rentgenowskim został pomyślnie zweryfikowany i uzyskano spójne promieniowanie miękkiego promieniowania rentgenowskiego o doskonałej wydajności. Niedawno wyniki opublikowano w czasopiśmie Optica pod tytułem Spójne i ultrakrótkie miękkie impulsy rentgenowskie z laserów na swobodnych elektronach z obsługą echa.
Laser rentgenowski na swobodnych elektronach jest jednym z najbardziej zaawansowanych źródeł światła na świecie. Obecnie większość międzynarodowych laserów rentgenowskich na swobodnych elektronach opiera się na samowzmacniającym się mechanizmie emisji spontanicznej (SASE), SASE ma bardzo wysoką jasność szczytową i ultrakrótką szerokość impulsu na poziomie femto oraz inne doskonałe parametry, ale wibracje SASE przez hałas spójność i stabilność impulsu promieniowania nie jest wysoka, pasmo rentgenowskie nie jest „laserem”. Jednym z najważniejszych kierunków rozwoju w dziedzinie międzynarodowego lasera na swobodnych elektronach jest generowanie w pełni spójnego promieniowania rentgenowskiego o konwencjonalnej jakości lasera, a ważnym sposobem jest wykorzystanie zewnętrznego mechanizmu operacyjnego lasera na swobodnych elektronach. Promieniowanie zewnętrznego lasera elektronowego bez nasion dziedziczy właściwości lasera nasiennego i ma doskonałe właściwości, takie jak pełna spójność, kontrola fazy i precyzyjna synchronizacja z zewnętrznym laserem pompującym. Jednakże, ze względu na ograniczenie długości fali i szerokości impulsu lasera nasiennego, pokrycie krótkiej fali i zakres regulacji długości impulsu zewnętrznego lasera bez nasion są ograniczone. W celu dalszego poszerzenia zasięgu krótkich fal zewnętrznego lasera na swobodnych elektronach, w ostatnich latach na świecie intensywnie rozwija się nowe tryby pracy lasera na swobodnych elektronach, takie jak generowanie harmonicznych echa.
Zewnętrzny laser na swobodnych elektronach jest jedną z głównych technicznych dróg opracowania lasera na swobodnych elektronach o wysokim wzmocnieniu w Chinach. Obecnie wszystkie cztery urządzenia laserowe na swobodnych elektronach o dużym wzmocnieniu w Chinach przyjęły tryb pracy z zewnętrznym nasionem. W oparciu o laboratorium lasera na swobodnych elektronach w głębokim ultrafiolecie w Szanghaju i laboratorium lasera na swobodnych elektronach w Szanghaju z miękkim promieniowaniem rentgenowskim naukowcy sukcesywnie dokonali pierwszego międzynarodowego wzmocnienia światła lasera na swobodnych elektronach typu echa oraz pierwszego wzmocnienia nasycenia lasera na swobodnych elektronach typu echa ekstremalnego ultrafioletu. W celu dalszego promowania zewnętrznego lasera na swobodnych elektronach w zakresie krótkich fal, zespół badawczy niezależnie zaproponował nowy mechanizm w pełni spójnego lasera na swobodnych elektronach z kaskadą echa harmonicznego, który został zastosowany w urządzeniu lasera na swobodnych elektronach Shanghai Soft X-ray jako podstawowy schemat i zakończył cały proces, od weryfikacji zasad do wzmocnienia światła w miękkim paśmie rentgenowskim. Wyniki badań pokazują, że w porównaniu z tradycyjnym zewnętrznym mechanizmem uruchamiającym typu nasion, mechanizm ten ma bardzo doskonałe właściwości widmowe, dzięki przyjęciu przez badaczy niezależnego opracowania technologii ultraszybkiej diagnostyki impulsów rentgenowskich (https://doi.org/10.1016 /j.fmre.2022.01.027), poddawana jest dalszej weryfikacji doskonała wydajność tego nowego mechanizmu w zakresie kontroli długości impulsu i ultraszybkiego generowania impulsów. Odpowiednie wyniki badań wytyczają wykonalną drogę techniczną generowania w pełni spójnych laserów na swobodnych elektronach w paśmie subnanometrowym i będą idealnym narzędziem badawczym w dziedzinie nieliniowej optyki rentgenowskiej i ultraszybkiej chemii fizycznej.
Kaskadowy laser na swobodnych elektronach z harmoniczną echem ma doskonałe parametry widmowe: lewy obraz to konwencjonalny tryb kaskadowy, a prawy obraz to tryb kaskadowy z harmoniczną echa
Regulacja długości impulsu rentgenowskiego i ultraszybkie generowanie impulsów można zrealizować za pomocą kaskady harmonicznych echa
Czas publikacji: 8 października 2023 r