Előrelépés történt a teljesen koherens szabad elektronlézer tanulmányozásában

A Kínai Tudományos Akadémia Free elektron lézer csapata előrehaladást ért el a teljesen koherens szabad elektron lézerek kutatásában. A Shanghai Soft X-ray Free Electron Laser Facility alapján a Kína által javasolt echo harmonikus kaszkád szabad elektronlézer új mechanizmusát sikeresen ellenőrizték, és kiváló teljesítményű lágy röntgensugár koherens sugárzást kaptak. A közelmúltban az eredményeket az Opticában tették közzé Koherens és ultrarövid lágy röntgenimpulzusok echo-képes harmonikus kaszkádmentes elektronlézerekből címmel.

A röntgenmentes elektronlézer a világ egyik legfejlettebb fényforrása. Jelenleg a nemzetközi röntgen-szabad elektronlézerek többsége az önerősítő spontán emissziós mechanizmuson (SASE) alapul, a SASE nagyon magas csúcsfényességgel és femto szintű ultrarövid impulzusszélességgel és egyéb kiváló teljesítménnyel rendelkezik, de a SASE vibrációja zaj hatására sugárzási impulzusának koherenciája és stabilitása nem magas, nem a röntgensáv „lézer”. A nemzetközi szabad elektronlézer területén az egyik legfontosabb fejlesztési irány a teljesen koherens röntgensugárzás hagyományos lézerminőséggel történő előállítása, ennek fontos módja pedig a külső magmentes elektronlézeres működési mechanizmus alkalmazása. A külső magmentes elektronlézer sugárzása örökli a maglézer tulajdonságait, és olyan kiváló tulajdonságokkal rendelkezik, mint a teljes koherencia, a fázisszabályozás és a precíz szinkronizálás a külső pumpás lézerrel. A maglézer hullámhosszának és impulzusszélességének korlátozottsága miatt azonban a külső magmentes elektronlézer rövid hullámhossz-lefedettsége és impulzushossz-beállítási tartománya korlátozott. A külső magmentes elektronlézer rövid hullámhosszú lefedettségének további bővítése érdekében az elmúlt években a világon erőteljesen fejlesztenek olyan új szabad elektron lézeres működési módokat, mint a visszhangharmonikus generálás.

A külső magmentes elektronlézer az egyik fő műszaki útja a nagy nyereségű szabad elektronlézerek kifejlesztésének Kínában. Jelenleg Kínában mind a négy nagy nyereségű szabad elektron lézeres eszköz külső vetőmag üzemmódot alkalmaz. A Shanghai Deep Ultraviolet Free Electronic Laser Facility és a Shanghai Soft X-ray Free Electron Laser Facility alapján a tudósok egymás után érték el az első nemzetközi echo típusú szabad elektron lézeres fényerősítést és az első extrém ultraibolya echo típusú szabad elektron lézeres telítési erősítést. Annak érdekében, hogy a külső magmentes elektronlézert tovább népszerűsítsék a rövid hullámhosszúságra, a kutatócsoport önállóan javasolt egy teljesen koherens szabad elektronlézer új mechanizmusát visszhangharmonikus kaszkáddal, amelyet a Shanghai Soft X-ray Free electronic Laser eszköz alkalmazott. az alapsémát, és befejezte az egész folyamatot az alapelv ellenőrzésétől a fényerősítésig a lágy röntgensávban. A kutatási eredmények azt mutatják, hogy a hagyományos külső mag típusú futtató mechanizmushoz képest ez a mechanizmus nagyon kiváló spektrális tulajdonságokkal rendelkezik az ultragyors röntgen impulzus diagnosztikai technológia független fejlesztésének kutatóinak átvétele révén (https://doi.org/10.1016). /j.fmre.2022.01.027), Ennek az új mechanizmusnak a kiváló teljesítménye az impulzushossz-szabályozás és az ultragyors impulzusgenerálás terén tovább igazolódik. A vonatkozó kutatási eredmények megvalósítható műszaki utat biztosítanak a szubnanométer sávban teljesen koherens szabad elektronlézerek előállításához, és ideális kutatási eszközt jelentenek a röntgen-nemlineáris optika és az ultragyors fizikai kémia területén.

微信图片_20231008171859
Az echo harmonikus kaszkádmentes elektronlézer kiváló spektrális teljesítménnyel rendelkezik: a bal oldali kép a hagyományos kaszkád mód, a jobb oldali a visszhangos harmonikus kaszkád mód

微信图片_20231008172105
A röntgen impulzushossz beállítása és az ultragyors impulzusgenerálás echo harmonikus kaszkád segítségével valósítható meg


Feladás időpontja: 2023.10.08