Tim lasera slobodnih elektrona Kineske akademije znanosti napredovao je u istraživanju potpuno koherentnih lasera slobodnih elektrona.Na temelju Shanghai Soft X-ray Free Electron Laser Facility, novi mehanizam eho harmonijskog kaskadnog lasera bez elektrona koji je predložila Kina uspješno je verificiran, te je dobiveno meko rendgensko koherentno zračenje s izvrsnim performansama.Nedavno su rezultati objavljeni u časopisu Optica pod naslovom Koherentni i ultrakratki meki rendgenski impulsi iz lasera s harmonijskom kaskadom bez elektrona s omogućenom jekom.
Laser sa slobodnim elektronima X-zraka jedan je od najnaprednijih izvora svjetlosti na svijetu.Trenutačno se većina međunarodnih rendgenskih lasera sa slobodnim elektronima temelji na samopojačavajućem mehanizmu spontane emisije (SASE), SASE ima vrlo visoku vršnu svjetlinu i femto razinu ultrakratke širine pulsa i druge izvrsne performanse, ali SASE vibracije šumom, koherencija i stabilnost njegovog pulsa zračenja nije visoka, nije rendgenski pojas "laser".Jedan od najvažnijih razvojnih smjerova u području međunarodnog lasera slobodnih elektrona je generiranje potpuno koherentnog rendgenskog zračenja s konvencionalnom kvalitetom lasera, a važan način je korištenje vanjskog pogonskog mehanizma lasera slobodnih elektrona.Zračenje vanjskog lasera s slobodnim elektronima nasljeđuje karakteristike lasera s početnicima i ima izvrsne karakteristike poput pune koherencije, kontrole faze i precizne sinkronizacije s vanjskim laserom pumpe.Međutim, zbog ograničenja valne duljine i širine impulsa početnog lasera, pokrivenost kratke valne duljine i raspon prilagodbe duljine impulsa vanjskog početnog lasera sa slobodnim elektronima su ograničeni.Kako bi se dodatno proširila pokrivenost kratkih valnih duljina lasera s vanjskim početnim slobodnim elektronima, posljednjih se godina u svijetu snažno razvijaju novi načini rada lasera s slobodnim elektronima, poput generiranja harmonika odjeka.
Vanjski početni laser sa slobodnim elektronima jedan je od glavnih tehničkih puteva za razvoj lasera sa slobodnim elektronima visokog dobitka u Kini.Trenutačno su sva četiri laserska uređaja bez elektrona s velikim dobitkom u Kini usvojila vanjski način rada sjemena.Na temelju Shanghai Deep Ultraviolet Free electron Laser Facility i Shanghai Soft X-ray Free Electron Laser Facility, znanstvenici su sukcesivno postigli prvo međunarodno pojačanje laserskog svjetla slobodnih elektrona tipa eho i prvo pojačanje zasićenja lasera slobodnih elektrona tipa ekstremnog ultraljubičastog eha.Kako bi se dodatno promovirao vanjski izvorni laser slobodnih elektrona na kratke valne duljine, istraživački tim je neovisno predložio novi mehanizam potpuno koherentnog lasera slobodnih elektrona s harmonijskom kaskadom odjeka, koji je usvojio Shanghai Soft X-ray laserski uređaj slobodnih elektrona kao osnovnu shemu i dovršio cijeli proces od verifikacije principa do pojačanja svjetla u mekom rendgenskom pojasu.Rezultati istraživanja pokazuju da u usporedbi s tradicionalnim mehanizmom za pokretanje vanjskog tipa sjemena, ovaj mehanizam ima vrlo izvrsne spektralne karakteristike, kroz usvajanje istraživača neovisnog razvoja ultrabrze rendgenske pulsne dijagnostičke tehnologije (https://doi.org/10.1016 /j.fmre.2022.01.027), dodatno je potvrđena superiorna izvedba ovog novog mehanizma u kontroli duljine impulsa i ultrabrzom generiranju impulsa.Relevantni rezultati istraživanja daju izvediv tehnički put za generiranje potpuno koherentnih lasera slobodnih elektrona u subnanometarskom pojasu i pružit će idealan istraživački alat za polja nelinearne optike rendgenskih zraka i ultrabrze fizikalne kemije.
Eho harmonijski kaskadni laser sa slobodnim elektronima ima izvrsne spektralne performanse: lijeva slika je konvencionalni kaskadni način, a desna slika je eho harmonijski kaskadni način
Podešavanje duljine pulsa X-zraka i ultrabrzo generiranje impulsa može se ostvariti harmonijskom kaskadom odjeka
Vrijeme objave: 8. listopada 2023