Tim za lasere sa slobodnim elektronima Šangajskog instituta za napredne studije Kineske akademije nauka postigao je napredak u istraživanju potpuno koherentnih lasera sa slobodnim elektronima. Baziran na šangajskom mekom rendgenskom laserskom uređaju sa slobodnim elektronima, novi mehanizam eho-harmonijskog kaskadnog lasera sa slobodnim elektronima koji je predložila Kina je uspješno verifikovan i dobijeno je meko rendgensko koherentno zračenje sa odličnim performansama. Relevantna istraživanja rezultati su nedavno objavljeni u Optici pod naslovom Koherentni i ultra-kratki meki rendgenski impulsi od eho-omogućenih harmonijskih kaskadnih lasera slobodnih elektrona.
Laser bez rendgenskih elektrona jedan je od najnaprednijih izvora svjetlosti velikih naučnih instalacija na svijetu. Ogromna većina međunarodnih rendgenskih lasera bez elektrona bazirana je na mehanizmu spontanog zračenja sa samopojačavanjem (SASE), SASE ima vrlo visoku vršnu svjetlinu i femtosekundnu ultra kratku širinu impulsa i druge odlične performanse, ali SASE po vibracijama buke , njegova koherentnost i stabilnost pulsa zračenja nije visoka, još nije "laser" rendgenskog pojasa. Jedan od najvažnijih međunarodnih dostignuća u oblasti lasera na slobodnim elektronima je generisanje potpuno koherentnog rendgenskog zračenja sa konvencionalnim laserskim kvalitetom, a važan način da se to uradi je korišćenje eksternog mehanizma za rad sa laserom sa slobodnim elektronima. Zračenje eksternog zasijanog lasera sa slobodnim elektronima nasljeđuje karakteristike seed lasera, sa odličnim karakteristikama kao što su potpuna koherentnost, kontrola faze i precizna sinhronizacija sa eksterno pumpanim laserom. Međutim, pokrivenost kratkim talasnim dužinama i opseg podešavanja dužine impulsa spoljašnjeg zasijanog lasera sa slobodnim elektronima ograničen je talasnom dužinom i širinom impulsa setvenog lasera. Kako bi se dodatno proširila pokrivenost kratkih talasnih dužina lasera sa slobodnim elektronima tipa spoljašnjeg semena, novi načini rada lasera sa slobodnim elektronima, kao što je generisanje eho-harmonika, intenzivno se razvijaju na međunarodnom nivou poslednjih godina.
Laser sa slobodnim elektronima s vanjskim sjemenom jedan je od glavnih tehničkih pravaca za razvoj lasera sa slobodnim elektronima velikog pojačanja u Kini, a trenutno su sva četiri laserska laserska uređaja visokog pojačanja u Kini usvojila način rada vanjskog sjemena. Zasnovano na Shanghai Deep Ultraviolet Free Electron Laser Unit i Shanghai Soft X-ray Free Electron Laser Unit, naučnici su postigli prvo u svijetu pojačanje eho-tipa slobodnih elektronskih laserskih emisija i prvo pojačanje zasićenja slobodnim elektronskim laserom tipa eho u ekstremnim uvjetima. ultraljubičasta traka. Da bi dalje unapredio laser sa slobodnim elektronima spoljašnjeg tipa semena na kraće talasne dužine, istraživački tim je nezavisno predložio novi mehanizam potpuno koherentnog lasera sa slobodnim elektronima sa eho harmonijskom kaskadom, koji je kao osnovnu šemu usvojio šangajski meki rendgenski laser bez elektrona. uređaj, i završio cijeli proces od dokaza principa do mekog rendgenskog pojačanja izlaznog svjetla. Rezultati pokazuju da ovaj novi mehanizam ima vrlo superiorna spektralna svojstva u poređenju sa konvencionalnim egzogenim operativnim mehanizmom tipa sjemena, koji je dodatno potvrđen u smislu kontrole dužine impulsa i ultrabrzog generiranja impulsa korištenjem ultrabrzog rendgenskog pulsa koji su sami razvili istraživači. dijagnostička tehnika (https://doi.org/10.1016/j.fmre.2022.01.027). Vrhunske performanse ovog novog mehanizma u smislu kontrole dužine impulsa i ultrabrzog generisanja impulsa dodatno su demonstrirane upotrebom ultrabrze rendgenske pulsne dijagnostičke tehnike razvijene u kući. Rezultati istraživanja pružaju praktičan put za generiranje potpuno koherentnih lasera sa slobodnim elektronima na sub-nanometarskim talasnim dužinama i pružiće idealne istraživačke alate za polja rendgenske nelinearne optike i ultrabrze fizikohemije.
I italijanska instalacija FERMI-FEL i instalacija SwissFEL u Švicarskoj trenutno predlažu planove za daljnje poboljšanje performansi zračenja pomoću ovog novog mehanizma. Istraživački rad je podržan od strane Nacionalnog ključnog istraživačkog i razvojnog programa Kine, Nacionalnog izvrsnog programa fonda za mlade, Kineske nacionalne fondacije za prirodne nauke i Šangajskog programa za talente.
Eho-harmonični kaskadni laser sa slobodnim elektronima sa odličnim spektralnim performansama: konvencionalni kaskadni režim sa leve strane, eho-harmonični kaskadni režim sa desne strane.
Eho harmonijska kaskada za podešavanje dužine rendgenskog impulsa i ultrabrzo generisanje impulsa.
