Екипът на лазера за свободни електрони на Китайската академия на науките постигна напредък в изследването на напълно кохерентни лазери за свободни електрони. Въз основа на Shanghai Soft X-ray Free Electron Laser Facility, новият механизъм на ехо хармоничен каскаден свободен електронен лазер, предложен от Китай, беше успешно проверен и беше получено меко рентгеново кохерентно лъчение с отлична производителност. Наскоро резултатите бяха публикувани в Optica под заглавието Кохерентни и ултра-къси меки рентгенови импулси от ехо-активирани хармонични каскадни свободни електронни лазери.
Рентгеновият лазер със свободни електрони е един от най-модерните източници на светлина в света. Понастоящем повечето от международните рентгенови лазери със свободни електрони са базирани на самоусилващия се спонтанен емисионен механизъм (SASE), SASE има много висока пикова яркост и фемто ниво на ултра-къса ширина на импулса и друга отлична производителност, но SASE вибрация от шума, кохерентността и стабилността на радиационния му импулс не е висока, не е рентгеновата лента „лазер“. Една от най-важните посоки на развитие в областта на международния лазер със свободни електрони е генерирането на напълно кохерентно рентгеново лъчение с конвенционално качество на лазера, а важният начин е да се използва външният механизъм за работа на лазера със свободни електрони. Излъчването на външния зародишен лазер със свободни електрони наследява характеристиките на зародишния лазер и има отлични характеристики като пълна кохерентност, контрол на фазата и прецизна синхронизация с външния изпомпващ лазер. Въпреки това, поради ограничението на дължината на вълната и ширината на импулса на зародишния лазер, покритието на късата дължина на вълната и обхвата на регулиране на дължината на импулса на външния зародишен лазер със свободни електрони са ограничени. С цел по-нататъшно разширяване на покритието на късата дължина на вълната на външния зародишен лазер със свободни електрони, през последните години в света енергично се разработват нови режими на работа на лазер със свободни електрони, като генериране на ехо хармоници.
Външен зародишен лазер със свободни електрони е един от основните технически пътища за разработване на лазер със свободни електрони с високо усилване в Китай. Понастоящем и четирите лазерни устройства без електрони с високо усилване в Китай са приели външен режим на работа на семена. Въз основа на Shanghai Deep Ultraviolet Free Electron Laser Facility и Shanghai Soft X-ray Free Electron Laser Facility, учените последователно постигнаха първото международно лазерно усилване на свободни електрони от тип ехо и първото екстремно ултравиолетово ехо от тип свободен електронен лазерно усилване. С цел по-нататъшно популяризиране на външния зародишен лазер със свободни електрони към късата дължина на вълната, изследователският екип независимо предложи нов механизъм на напълно кохерентен лазер със свободни електрони с ехо хармонична каскада, който беше възприет от Shanghai Soft X-ray Free elektron Laser устройство като основната схема и завърши целия процес от проверката на принципа до усилването на светлината в меката рентгенова лента. Резултатите от изследването показват, че в сравнение с традиционния външен механизъм за движение на семена, този механизъм има много отлични спектрални характеристики, чрез приемането на изследователите на независима разработка на ултрабърза технология за рентгенова импулсна диагностика (https://doi.org/10.1016 /j.fmre.2022.01.027), Превъзходното представяне на този нов механизъм при контрол на дължината на импулса и генериране на ултрабързи импулси е допълнително потвърдено. Съответните резултати от изследване предоставят осъществим технически път за генериране на напълно кохерентни лазери със свободни електрони в субнанометровата лента и ще осигурят идеален изследователски инструмент за полетата на рентгеновата нелинейна оптика и свръхбързата физична химия.
Ехо-хармоничният каскаден лазер със свободни електрони има отлична спектрална производителност: лявото изображение е конвенционалния каскаден режим, а дясното изображение е ехо-хармоничен каскаден режим
Регулирането на дължината на рентгеновия импулс и свръхбързото генериране на импулси могат да бъдат реализирани чрез ехо хармонична каскада
Време на публикуване: 8 октомври 2023 г