Tím Free Electron Laser z Čínskej akadémie vied pokročil vo výskume plne koherentných laserov s voľnými elektrónmi.Na základe zariadenia Shanghai Soft X-ray Free Electron Laser Facility bol úspešne overený nový mechanizmus echo harmonického kaskádového elektrónového lasera, ktorý navrhla Čína, a bolo získané mäkké röntgenové koherentné žiarenie s vynikajúcim výkonom.Nedávno boli výsledky publikované v Optica pod názvom Koherentné a ultrakrátke mäkké röntgenové impulzy z harmonických kaskádových bezelektrónových laserov s podporou ozveny.
Röntgenový laser s voľnými elektrónmi je jedným z najmodernejších svetelných zdrojov na svete.V súčasnosti je väčšina medzinárodných röntgenových laserov s voľnými elektrónmi založená na samozosilňovacom mechanizme spontánnej emisie (SASE), SASE má veľmi vysoký špičkový jas a ultrakrátku šírku pulzu na femto úrovni a ďalší vynikajúci výkon, ale vibrácie SASE šumom, koherencia a stabilita jeho pulzu žiarenia nie je vysoká, nie je röntgenové pásmo „laserom“.Jedným z najdôležitejších smerov vývoja v oblasti medzinárodného lasera s voľnými elektrónmi je generovanie plne koherentného röntgenového žiarenia s konvenčnou kvalitou lasera a dôležitým spôsobom je použitie externého operačného mechanizmu bezelektrónového lasera.Žiarenie externého bezelektrónového lasera dedí charakteristiky semenného lasera a má vynikajúce vlastnosti, ako je plná koherencia, fázová kontrola a presná synchronizácia s externým čerpadlovým laserom.Avšak kvôli obmedzeniu vlnovej dĺžky a šírky impulzu zárodočného lasera je pokrytie krátkej vlnovej dĺžky a rozsah nastavenia dĺžky impulzu vonkajšieho bezelektrónového lasera obmedzené.Aby sa ďalej rozšírilo pokrytie krátkych vlnových dĺžok externého lasera s voľnými elektrónmi, vo svete sa v posledných rokoch intenzívne vyvíjajú nové prevádzkové režimy lasera s voľnými elektrónmi, ako je generovanie harmonickej ozveny.
Externý laser s voľnými elektrónmi je jednou z hlavných technických ciest vývoja lasera s voľnými elektrónmi s vysokým ziskom v Číne.V súčasnosti všetky štyri laserové zariadenia s vysokým ziskom s voľnými elektrónmi v Číne prijali režim externej prevádzky semien.Na základe zariadenia Shanghai Deep Ultraviolet Free Electron Laser Facility a Shanghai Soft X-ray Free Electron Laser Facility vedci postupne dosiahli prvé medzinárodné zosilnenie voľného elektrónového laserového svetla typu ozveny a prvé extrémne zosilnenie saturačného lasera s voľnými elektrónmi typu ultrafialového ozveny.S cieľom ďalej podporiť externý laser bez elektrónov na krátke vlnové dĺžky výskumný tím nezávisle navrhol nový mechanizmus plne koherentného lasera s voľnými elektrónmi s echo harmonickou kaskádou, ktorý bol prijatý zariadením Shanghai Soft X-ray Free Electron Laser ako základnú schému a dokončili celý proces od overenia princípu až po zosilnenie svetla v pásme mäkkého röntgenového žiarenia.Výsledky výskumu ukazujú, že v porovnaní s tradičným externým bežiacim mechanizmom typu semien má tento mechanizmus veľmi vynikajúce spektrálne charakteristiky vďaka prijatiu výskumníkov nezávislého vývoja technológie ultrarýchlych röntgenových pulzov (https://doi.org/10.1016 /j.fmre.2022.01.027), Vynikajúci výkon tohto nového mechanizmu pri riadení dĺžky impulzu a ultrarýchlom generovaní impulzov je ďalej overený.Relevantné výsledky výskumu poskytujú realizovateľnú technickú cestu na generovanie plne koherentných voľných elektrónových laserov v pásme subnanometrov a poskytnú ideálny výskumný nástroj pre oblasti röntgenovej nelineárnej optiky a ultrarýchlej fyzikálnej chémie.
Echo harmonický kaskádový elektrónový laser má vynikajúci spektrálny výkon: ľavý obraz je konvenčný kaskádový režim a pravý obraz je echo harmonický kaskádový režim
Nastavenie dĺžky röntgenových impulzov a ultrarýchle generovanie impulzov je možné realizovať pomocou echo harmonickej kaskády
Čas odoslania: október-08-2023