Tým Free Electron Laser z Čínské akademie věd pokročil ve výzkumu plně koherentních laserů s volnými elektrony. Na základě Shanghai Soft X-ray Free Electron Laser Facility byl úspěšně ověřen nový mechanismus echo harmonického kaskádového laseru bez elektronů navržený Čínou a bylo získáno měkké koherentní rentgenové záření s vynikajícím výkonem. Nedávno byly výsledky publikovány v časopise Optica pod názvem Koherentní a ultrakrátké měkké rentgenové pulsy z harmonických kaskádových bezelektronových laserů s podporou echa.
Rentgenový laser s volnými elektrony je jedním z nejpokročilejších světelných zdrojů na světě. V současné době je většina mezinárodních rentgenových laserů s volnými elektrony založena na samozesilujícím mechanismu spontánní emise (SASE), SASE má velmi vysoký špičkový jas a ultrakrátkou šířku pulsu na femto úrovni a další vynikající výkon, ale vibrace SASE šumem, koherence a stabilita jeho radiačního pulsu není vysoká, není pásmo rentgenového záření „laser“. Jedním z nejdůležitějších směrů vývoje v oblasti mezinárodního laseru s volnými elektrony je generování plně koherentního rentgenového záření s konvenční kvalitou laseru a důležitým způsobem je použití externího provozního mechanismu laseru s volnými zárodky. Záření externího bezelektronového laseru přebírá vlastnosti zárodečného laseru a má vynikající vlastnosti, jako je plná koherence, fázové řízení a přesná synchronizace s externím čerpacím laserem. V důsledku omezení vlnové délky a šířky pulzu zárodečného laseru je však pokrytí krátkých vlnových délek a rozsah nastavení délky impulzu vnějšího laseru s volnými zárodky omezeny. Za účelem dalšího rozšíření pokrytí krátkých vlnových délek externího laseru s volnými elektrony se v posledních letech ve světě intenzivně vyvíjejí nové provozní režimy laseru s volnými elektrony, jako je generování harmonických ozvěny.
Externí laser s volnými elektrony je jednou z hlavních technických cest k vývoji laseru s volnými elektrony s vysokým ziskem v Číně. V současné době všechna čtyři laserová zařízení s vysokým ziskem s volnými elektrony v Číně přijala externí provozní režim. Na základě zařízení Shanghai Deep Ultraviolet Free Electron Laser Facility a Shanghai Soft X-ray Free Electron Laser Facility vědci postupně dosáhli prvního mezinárodního zesílení laserového světla s volnými elektrony typu echa a prvního extrémního zesílení saturačního laseru s volnými elektrony typu ultrafialového echa. Za účelem další podpory externího laseru bez zárodečných elektronů na krátkou vlnovou délku výzkumný tým nezávisle navrhl nový mechanismus plně koherentního laseru s volnými elektrony s echo harmonickou kaskádou, který byl přijat zařízením Shanghai Soft X-ray Free Electron Laser jako základní schéma a dokončili celý proces od ověření principu až po zesílení světla v měkkém rentgenovém pásmu. Výsledky výzkumu ukazují, že ve srovnání s tradičním mechanismem běhu externího typu semene má tento mechanismus velmi vynikající spektrální charakteristiky, a to díky přijetí výzkumných pracovníků nezávislého vývoje technologie ultrarychlé rentgenové pulsní diagnostiky (https://doi.org/10.1016 /j.fmre.2022.01.027), Vynikající výkon tohoto nového mechanismu v řízení délky pulzu a ultrarychlém generování pulzů je dále ověřen. Relevantní výsledky výzkumu poskytují proveditelnou technickou cestu pro generování plně koherentních laserů s volnými elektrony v pásmu subnanometrů a poskytnou ideální výzkumný nástroj pro oblasti rentgenové nelineární optiky a ultrarychlé fyzikální chemie.
Echo harmonický kaskádový laser bez elektronů má vynikající spektrální výkon: levý obraz je konvenční kaskádový režim a pravý obraz je echo harmonický kaskádový režim
Nastavení délky rentgenového pulsu a ultrarychlé generování pulsů lze realizovat pomocí echo harmonické kaskády
Čas odeslání: říjen-08-2023