Команда Лазерів на вільних електронах Китайської академії наук досягла прогресу в дослідженні повністю когерентних лазерів на вільних електронах. На основі Шанхайського лазерного лазера з м’якими рентгенівськими променями на вільних електронах було успішно перевірено новий механізм ехо-гармонічного каскадного лазера на вільних електронах, запропонований Китаєм, і було отримано м’яке рентгенівське когерентне випромінювання з чудовими характеристиками. Нещодавно результати були опубліковані в Optica під назвою Когерентні та ультракороткі м’які рентгенівські імпульси від гармонійних каскадних лазерів на вільних електронах з підтримкою луни.
Рентгенівський лазер на вільних електронах є одним із найсучасніших джерел світла у світі. В даний час більшість міжнародних рентгенівських лазерів на вільних електронах засновані на механізмі самопідсилення спонтанного випромінювання (SASE), SASE має дуже високу пікову яскравість і фемторівень ультракороткої ширини імпульсу та інші чудові характеристики, але вібрація SASE за шумом, когерентність і стабільність його імпульсу випромінювання не висока, не є рентгенівським діапазоном «лазер». Одним із найважливіших напрямків розвитку в галузі міжнародного лазера на вільних електронах є генерація повністю когерентного рентгенівського випромінювання зі звичайною якістю лазера, і важливим шляхом є використання зовнішнього робочого механізму лазера на вільних електронах. Випромінювання зовнішнього зародкового лазера з вільними електронами успадковує характеристики затравкового лазера та має чудові характеристики, такі як повна когерентність, контроль фази та точна синхронізація із зовнішнім лазером накачування. Однак через обмеження довжини хвилі та ширини імпульсу затравочного лазера, охоплення короткохвильового діапазону та діапазон регулювання тривалості імпульсу зовнішнього затравкового лазера з вільними електронами обмежені. Щоб ще більше розширити охоплення короткохвильового випромінювання зовнішнього зародкового лазера на вільних електронах, в останні роки у світі активно розробляються нові режими роботи лазера на вільних електронах, такі як генерація ехо-гармонік.
Зовнішній початковий лазер на вільних електронах є одним із основних технічних шляхів розробки лазера на вільних електронах із високим коефіцієнтом посилення в Китаї. Наразі всі чотири лазерні пристрої без електронних лазерів із високим коефіцієнтом підсилення в Китаї запровадили зовнішній режим роботи насіння. На базі Шанхайського глибокого ультрафіолетового лазера з вільними електронами та Шанхайського м’якого рентгенівського лазера з вільними електронами вчені послідовно досягли першого міжнародного лазерного підсилення лазерного випромінювання на вільних електронах типу луни та першого екстремального ультрафіолетового ехо-типу вільних електронних лазерів на посилення насичення. Для подальшого просування лазера на вільних електронах зовнішнього зародку на короткій довжині хвилі дослідницька група незалежно запропонувала новий механізм повністю когерентного лазера на вільних електронах з ехо-гармонічним каскадом, який був прийнятий Шанхайським м’яким рентгенівським лазером на вільних електронах як пристрій базову схему та завершив увесь процес від перевірки принципу до посилення світла в діапазоні м’якого рентгенівського випромінювання. Результати дослідження показують, що в порівнянні з традиційним зовнішнім механізмом запуску насіння, цей механізм має дуже чудові спектральні характеристики завдяки прийняттю дослідниками незалежної розробки технології ультрашвидкої рентгенівської імпульсної діагностики (https://doi.org/10.1016). /j.fmre.2022.01.027), чудова продуктивність цього нового механізму в управлінні довжиною імпульсу та генерації надшвидкого імпульсу додатково перевірена. Відповідні результати дослідження забезпечують можливий технічний шлях для генерації повністю когерентних лазерів на вільних електронах у субнанометровому діапазоні та стануть ідеальним дослідницьким інструментом для галузей нелінійної рентгенівської оптики та надшвидкої фізичної хімії.
Ехо-гармонічний каскадний лазер на вільних електронах має чудові спектральні характеристики: ліве зображення — це звичайний каскадний режим, а праве зображення — це ехо-гармонічний каскадний режим.
Регулювання тривалості рентгенівського імпульсу та надшвидка генерація імпульсу можуть бути реалізовані за допомогою ехо-гармонічного каскаду
Час публікації: 8 жовтня 2023 р