Тим за ласере на слободне електроне Кинеске академије наука постигао је напредак у истраживању потпуно кохерентних ласера на слободне електроне. На основу Шангајског постројења за меке рендгенске ласере на слободне електроне, нови механизам ехо хармонијског каскадног ласера на слободне електроне који је предложила Кина успешно је верификован, и добијено је меко рендгенско кохерентно зрачење са одличним перформансама. Резултати су недавно објављени у часопису „Оптика“ под насловом „Кохерентни и ултракратки меки рендгенски импулси из ехо-омогућених хармонијских каскадних ласера на слободне електроне“.
Рендгенски ласер са слободним електронима један је од најнапреднијих извора светлости на свету. Тренутно, већина међународних рендгенских ласера са слободним електронима заснована је на механизму самопојачавајуће спонтане емисије (SASE). SASE има веома висок вршни сјај и ултракратку ширину импулса на фемто нивоу и друге одличне перформансе, али SASE вибрације шумом, кохерентност и стабилност његовог импулса зрачења нису високе, то није рендгенски „ласер“. Један од најважнијих праваца развоја у области међународних ласера са слободним електронима је генерисање потпуно кохерентног рендгенског зрачења са конвенционалним ласерским квалитетом, а важан начин је коришћење механизма рада спољашњег ласера са слободним електронима. Зрачење спољашњег ласера са слободним електронима наслеђује карактеристике ласера са основом и има одличне карактеристике као што су потпуна кохерентност, фазна контрола и прецизна синхронизација са спољашњим пумпајућим ласером. Међутим, због ограничења таласне дужине и ширине импулса ласера са основом, покривеност кратких таласних дужина и опсег подешавања дужине импулса спољашњег ласера са слободним електронима су ограничени. Да би се додатно проширила покривеност кратких таласних дужина спољашњег ласера са слободним електронима, последњих година се у свету интензивно развијају нови режими рада ласера са слободним електронима, као што је генерисање ехо хармоника.
Спољашњи ласер са слободним електронима и семеном један је од главних техничких путева за развој ласера са слободним електронима са високим појачањем у Кини. Тренутно, сва четири уређаја са ласерима са слободним електронима са високим појачањем у Кини усвојила су режим рада са спољашњим семеном. На основу Шангајског постројења за дубоко ултраљубичасто ласерско деловање са слободним електронима и Шангајског постројења за меко рендгенско ласерско деловање са слободним електронима, научници су сукцесивно постигли прво међународно појачање светлости ласера са слободним електронима типа еха и прво појачање засићења ласера са слободним електронима типа екстремног ултраљубичастог еха. Да би се даље унапредио спољашњи ласер са слободним електронима и семеном на кратке таласне дужине, истраживачки тим је самостално предложио нови механизам потпуно кохерентног ласера са слободним електронима са каскадом ехо хармоника, који је усвојио Шангајски уређај за ласер са слободним електронима и меко рендгенско ласерско деловање као основну шему, и завршио цео процес од верификације принципа до појачавања светлости у опсегу меког рендгенског зрака. Резултати истраживања показују да, у поређењу са традиционалним механизмом покретања типа спољашњег семена, овај механизам има веома одличне спектралне карактеристике, захваљујући усвајању истраживача независног развоја технологије ултрабрзе рендгенске импулсне дијагностике (https://doi.org/10.1016/j.fmre.2022.01.027). Супериорне перформансе овог новог механизма у контроли дужине импулса и генерисању ултрабрзих импулса су додатно потврђене. Релевантни резултати истраживања пружају изводљив технички пут за генерисање потпуно кохерентних ласера са слободним електронима у субнанометарском опсегу и пружиће идеалан истраживачки алат за области нелинеарне рендгенске оптике и ултрабрзе физичке хемије.
Ехо хармонијски каскадни ласер са слободним електронима има одличне спектралне перформансе: лева слика је конвенционални каскадни режим, а десна слика је ехо хармонијски каскадни режим.
Подешавање дужине импулса X-зрака и генерисање ултрабрзих импулса могу се остварити помоћу ехо хармоничне каскаде
Време објаве: 08. окт. 2023.