Η ομάδα λέιζερ ελεύθερων ηλεκτρονίων της Κινεζικής Ακαδημίας Επιστημών έχει σημειώσει πρόοδο στην έρευνα των πλήρως συνεκτικών λέιζερ ελεύθερων ηλεκτρονίων. Βασισμένο στην εγκατάσταση λέιζερ ελεύθερων ηλεκτρονίων με απαλές ακτίνες Χ της Σαγκάης, ο νέος μηχανισμός του λέιζερ ελεύθερων ηλεκτρονίων με καταρράκτη ηχούς που προτείνεται από την Κίνα έχει επαληθευτεί με επιτυχία και έχει ληφθεί η μαλακή συνεκτική ακτινοβολία ακτίνων Χ με εξαιρετική απόδοση. Πρόσφατα, τα αποτελέσματα δημοσιεύτηκαν στο Optica με τον τίτλο Συνεκτικοί και εξαιρετικά σύντομοι παλμοί παλμών ακτίνων Χ από αρμονικά λέιζερ ελεύθερων ηλεκτρονίων με δυνατότητα ηχούς.
Το λέιζερ ηλεκτρονίων χωρίς ακτίνες Χ είναι μια από τις πιο προηγμένες πηγές φωτός στον κόσμο. Επί του παρόντος, τα περισσότερα από τα διεθνή λέιζερ ελεύθερων ηλεκτρονίων ακτίνων Χ βασίζονται στον αυτοενισχυόμενο μηχανισμό αυτόματης εκπομπής (SASE), το SASE έχει πολύ υψηλή φωτεινότητα αιχμής και εξαιρετικά βραχύ πλάτος παλμού σε επίπεδο femto και άλλη εξαιρετική απόδοση, αλλά δόνηση SASE από το θόρυβο, η συνοχή και η σταθερότητα του παλμού ακτινοβολίας του δεν είναι υψηλή, δεν είναι το «λέιζερ» της ζώνης ακτίνων Χ. Μία από τις πιο σημαντικές κατευθύνσεις ανάπτυξης στον τομέα του διεθνούς λέιζερ ελεύθερων ηλεκτρονίων είναι η παραγωγή πλήρως συνεκτικής ακτινοβολίας ακτίνων Χ με συμβατική ποιότητα λέιζερ και ο σημαντικός τρόπος είναι η χρήση του εξωτερικού μηχανισμού λειτουργίας λέιζερ ελεύθερων ηλεκτρονίων. Η ακτινοβολία του εξωτερικού λέιζερ ηλεκτρονίων χωρίς σπόρους κληρονομεί τα χαρακτηριστικά του λέιζερ σπόρων και έχει εξαιρετικά χαρακτηριστικά όπως πλήρη συνοχή, έλεγχο φάσης και ακριβή συγχρονισμό με το λέιζερ εξωτερικής αντλίας. Ωστόσο, λόγω του περιορισμού του μήκους κύματος και του πλάτους παλμού του λέιζερ σποράς, η κάλυψη μικρού μήκους κύματος και το εύρος προσαρμογής μήκους παλμού του λέιζερ εξωτερικού σπόρου χωρίς ηλεκτρόνια είναι περιορισμένα. Προκειμένου να επεκταθεί περαιτέρω η κάλυψη μικρού μήκους κύματος του εξωτερικού λέιζερ χωρίς σπόρους ηλεκτρονίων, νέοι τρόποι λειτουργίας λέιζερ ελεύθερων ηλεκτρονίων, όπως η παραγωγή αρμονικής ηχούς, αναπτύσσονται δυναμικά στον κόσμο τα τελευταία χρόνια.
Το εξωτερικό λέιζερ ελεύθερων ηλεκτρονίων είναι μία από τις κύριες τεχνικές οδούς για την ανάπτυξη λέιζερ ελεύθερων ηλεκτρονίων υψηλής απολαβής στην Κίνα. Προς το παρόν, και οι τέσσερις συσκευές λέιζερ χωρίς ηλεκτρόνια υψηλής απολαβής στην Κίνα έχουν υιοθετήσει τον τρόπο λειτουργίας εξωτερικής σποράς. Βασισμένοι στις εγκαταστάσεις λέιζερ ελεύθερων ηλεκτρονίων βαθιάς υπεριώδους ακτινοβολίας της Σαγκάης και στις εγκαταστάσεις λέιζερ ελεύθερων ηλεκτρονίων με ακτίνες Χ της Σαγκάης, οι επιστήμονες πέτυχαν διαδοχικά την πρώτη διεθνή ενίσχυση φωτός λέιζερ ελεύθερου ηλεκτρονίου τύπου ηχούς και την πρώτη ενίσχυση κορεσμού λέιζερ ελεύθερων ηλεκτρονίων τύπου ακραίας υπεριώδους ηχούς. Προκειμένου να προωθηθεί περαιτέρω το εξωτερικό λέιζερ ελεύθερων ηλεκτρονίων στο μικρό μήκος κύματος, η ερευνητική ομάδα πρότεινε ανεξάρτητα έναν νέο μηχανισμό πλήρως συνεκτικού λέιζερ ελεύθερων ηλεκτρονίων με αρμονικό καταρράκτη ηχούς, ο οποίος υιοθετήθηκε από τη συσκευή λέιζερ Soft X-ray Free electron της Σαγκάης ως το βασικό σχήμα, και ολοκλήρωσε την όλη διαδικασία από την επαλήθευση της αρχής έως την ενίσχυση φωτός στη μαλακή ζώνη ακτίνων Χ. Τα αποτελέσματα της έρευνας δείχνουν ότι σε σύγκριση με τον παραδοσιακό μηχανισμό λειτουργίας εξωτερικού τύπου σπόρου, αυτός ο μηχανισμός έχει πολύ εξαιρετικά φασματικά χαρακτηριστικά, μέσω της υιοθέτησης από τους ερευνητές της ανεξάρτητης ανάπτυξης της τεχνολογίας διάγνωσης υπερταχέων παλμών ακτίνων Χ (https://doi.org/10.1016 /j.fmre.2022.01.027), Η ανώτερη απόδοση αυτού του νέου μηχανισμού στον έλεγχο μήκους παλμού και τη δημιουργία εξαιρετικά γρήγορου παλμού επαληθεύεται περαιτέρω. Τα σχετικά ερευνητικά αποτελέσματα παρέχουν μια εφικτή τεχνική διαδρομή για τη δημιουργία πλήρως συνεκτικών λέιζερ ελεύθερων ηλεκτρονίων στη ζώνη υπονανομέτρων και θα παρέχουν ένα ιδανικό ερευνητικό εργαλείο για τα πεδία της μη γραμμικής οπτικής ακτίνων Χ και της υπερταχείας φυσικής χημείας.
Το λέιζερ ελεύθερων ηλεκτρονίων καταρράκτη ηχούς έχει εξαιρετική φασματική απόδοση: η αριστερή εικόνα είναι η συμβατική λειτουργία καταρράκτη και η δεξιά εικόνα είναι η λειτουργία καταρράκτη αρμονικής ηχούς
Η προσαρμογή του μήκους του παλμού ακτίνων Χ και η παραγωγή εξαιρετικά γρήγορου παλμού μπορούν να πραγματοποιηθούν με αρμονικό καταρράκτη ηχούς
Ώρα δημοσίευσης: Οκτ-08-2023