Қытай Ғылым академиясының еркін электронды лазерлік тобы толық когерентті еркін электронды лазерлерді зерттеуде ілгерілеушілікке қол жеткізді. Шанхай жұмсақ рентгендік еркін электронды лазерлік қондырғысы негізінде Қытай ұсынған эхо-гармоникалық каскадты еркін электронды лазердің жаңа механизмі сәтті тексерілді және тамаша өнімділікке ие жұмсақ рентгендік когерентті сәулелену алынды. Жақында нәтижелер Optica журналында «Эхо-қосылған гармоникалық каскадты еркін электронды лазерлерден алынған когерентті және ультра қысқа жұмсақ рентген импульстары» деген атпен жарияланды.
Рентгендік еркін электронды лазер әлемдегі ең озық жарық көздерінің бірі болып табылады. Қазіргі уақытта халықаралық рентгендік еркін электронды лазерлердің көпшілігі өздігінен күшейтілетін спонтанды сәулелену механизміне (SASE) негізделген, SASE өте жоғары шың жарықтығына және фемто деңгейіндегі ультра қысқа импульс еніне және басқа да тамаша өнімділікке ие, бірақ шуыл арқылы SASE дірілдеуіне, оның сәулелену импульсінің когеренттілігі мен тұрақтылығы жоғары емес, рентгендік жолақты «лазер» емес. Халықаралық еркін электронды лазер саласындағы ең маңызды даму бағыттарының бірі - дәстүрлі лазерлік сапамен толық когерентті рентген сәулеленуін жасау, ал маңызды тәсілі - сыртқы тұқымдық еркін электронды лазердің жұмыс механизмін пайдалану. Сыртқы тұқымдық еркін электронды лазердің сәулеленуі тұқымдық лазердің сипаттамаларын мұра етеді және толық когеренттілік, фазалық басқару және сыртқы сорғы лазерімен дәл синхрондау сияқты тамаша сипаттамаларға ие. Дегенмен, тұқымдық лазердің толқын ұзындығы мен импульс енінің шектеулілігіне байланысты сыртқы тұқымдық еркін электронды лазердің қысқа толқын ұзындығын қамтуы және импульс ұзындығын реттеу диапазоны шектеулі. Сыртқы тұқымсыз электронды лазердің қысқа толқын ұзындығын қамту аймағын одан әрі кеңейту мақсатында соңғы жылдары әлемде эхо-гармоникалық генерация сияқты жаңа бос электронды лазердің жұмыс режимдері қарқынды дамып келеді.
Сыртқы тұқымсыз электронды лазер Қытайда жоғары күшейткішті еркін электронды лазерді әзірлеудің негізгі техникалық бағыттарының бірі болып табылады. Қазіргі уақытта Қытайдағы төрт жоғары күшейткішті еркін электронды лазерлік құрылғының барлығы сыртқы тұқымдық жұмыс режимін қабылдады. Шанхай терең ультракүлгін еркін электронды лазерлік қондырғысы мен Шанхай жұмсақ рентгендік еркін электронды лазерлік қондырғысына негізделген ғалымдар алғашқы халықаралық эхо типті еркін электронды лазерлік жарық күшейтуіне және алғашқы экстремалды ультракүлгін эхо типті еркін электронды лазерлік қанығу күшейтуіне бірінен соң бірі қол жеткізді. Сыртқы тұқымсыз электронды лазерді қысқа толқын ұзындығына одан әрі ілгерілету үшін зерттеу тобы Шанхай жұмсақ рентгендік еркін электронды лазерлік құрылғысы негізгі схема ретінде қабылдаған және принципті тексеруден бастап жұмсақ рентгендік диапазондағы жарық күшейтуге дейінгі бүкіл процесті аяқтаған эхо-гармоникалық каскадты толық когерентті еркін электронды лазердің жаңа механизмін тәуелсіз ұсынды. Зерттеу нәтижелері дәстүрлі сыртқы тұқымдық типтегі жұмыс механизмімен салыстырғанда, бұл механизмнің өте жақсы спектрлік сипаттамалары бар екенін көрсетеді, бұл зерттеушілердің ультражылдам рентгендік импульстік диагностика технологиясын тәуелсіз әзірлеуін (https://doi.org/10.1016/j.fmre.2022.01.027) қабылдауы арқылы жүзеге асырылады. Бұл жаңа механизмнің импульс ұзындығын басқарудағы және ультражылдам импульстерді генерациялаудағы жоғары өнімділігі одан әрі расталды. Тиісті зерттеу нәтижелері субнанометрлік диапазонда толық когерентті бос электронды лазерлерді генерациялаудың мүмкін болатын техникалық жолын ұсынады және рентгендік сызықты емес оптика және ультражылдам физикалық химия салалары үшін тамаша зерттеу құралын қамтамасыз етеді.
Эхо-гармоникалық каскадты бос электронды лазер тамаша спектрлік өнімділікке ие: сол жақ кескін - дәстүрлі каскад режимі, ал оң жақ кескін - эхо-гармоникалық каскад режимі.
Рентгендік импульс ұзындығын реттеу және аса жылдам импульс генерациясын эхо-гармоникалық каскад арқылы жүзеге асыруға болады
Жарияланған уақыты: 2023 жылғы 8 қазан