Напредок е постигнат во проучувањето на целосно кохерентниот ласер со слободни електронски

Тимот за слободни електронски ласери на Кинеската академија на науките постигна напредок во истражувањето на целосно кохерентни слободни електронски ласери. Врз основа на Шангајскиот објект за меки рендгенски слободни електронски ласери, новиот механизам на ехохармоничен каскаден слободен електронски ласер предложен од Кина е успешно потврден, а добиено е меко рендгенско кохерентно зрачење со одлични перформанси. Неодамна, резултатите беа објавени во Optica под наслов „Кохерентни и ултракратки меки рендгенски импулси од ехохармонски каскадни слободни електронски ласери“.

Рентгенскиот ласер без електрони е еден од најнапредните извори на светлина во светот. Во моментов, повеќето меѓународни рентгенски ласери без електрони се базираат на самозасилувачки механизам за спонтана емисија (SASE), SASE има многу висока врвна осветленост и фемто ниво, ултракратка ширина на импулсот и други одлични перформанси, но SASE вибрациите од бучава, кохерентноста и стабилноста на неговиот зрачен импулс не се високи, не е „ласер“ од рентгенскиот опсег. Една од најважните насоки за развој во областа на меѓународниот ласер со слободни електрони е да генерира целосно кохерентно рендгенско зрачење со конвенционален квалитет на ласер, а важен начин е да се користи механизам за работа на надворешен ласер без електронски семе. Зрачењето на надворешниот ласер без електронски семе ги наследува карактеристиките на ласерскиот семе и има одлични карактеристики како што се целосна кохерентност, контрола на фазата и прецизна синхронизација со надворешниот пумпен ласер. Сепак, поради ограничувањето на брановата должина и ширината на импулсот на ласерскиот семе, опсегот на покривање на кратката бранова должина и прилагодување на должината на импулсот на надворешниот ласер без електронски семе е ограничен. Со цел понатамошно проширување на покриеноста со кратки бранови должини на надворешниот ласер со слободни електронски елементи, во последниве години во светот енергично се развиваат нови режими на работа на ласер со слободни електронски елементи, како што е генерирање на ехо хармоници.

Надворешниот ласер без електронски семе е еден од главните технички патишта за развој на слободен електронски ласер со висок засилување во Кина. Во моментов, сите четири уреди со слободен електронски ласер со висок засилување во Кина го имаат усвоено режимот на работа со надворешно семе. Врз основа на Шангајскиот центар за длабоки ултравиолетови слободни електронски ласери и Шангајскиот центар за меки рендгенски слободни електронски ласери, научниците последователно го постигнаа првото меѓународно засилување на светлината со слободен електронски ласер од ехо тип и првото засилување на сатурацијата со слободен електронски ласер од екстремно ултравиолетов ехо тип. Со цел понатамошно промовирање на надворешниот ласер без електронски семе на кратката бранова должина, истражувачкиот тим независно предложи нов механизам на целосно кохерентен слободен електронски ласер со ехохармонична каскада, кој беше усвоен од Шангајскиот уред за меки рендгенски слободни електронски ласери како основна шема, и го заврши целиот процес од верификација на принципот до засилување на светлината во мекиот рендгенски опсег. Резултатите од истражувањето покажуваат дека во споредба со традиционалниот механизам за надворешно сеење, овој механизам има многу одлични спектрални карактеристики, преку усвојување од страна на истражувачите за независен развој на ултрабрза технологија за дијагностицирање на рендгенски пулси (https://doi.org/10.1016/j.fmre.2022.01.027). Супериорните перформанси на овој нов механизам во контролата на должината на пулсот и генерирањето на ултрабрзи пулси се дополнително потврдени. Релевантните резултати од истражувањето обезбедуваат изводлив технички пат за генерирање на целосно кохерентни слободни електронски ласери во субнанометарскиот опсег и ќе обезбедат идеална алатка за истражување во областите на нелинеарна оптика на рендген и ултрабрза физичка хемија.

Ехохармонскиот каскаден безелектронски ласер има одлични спектрални перформанси: левата слика е конвенционалниот каскаден режим, а десната слика е ехохармонскиот каскаден режим.

Прилагодувањето на должината на рендгенскиот пулс и ултрабрзото генерирање на пулс може да се реализираат со ехохармонична каскада