A equipe do Laser de elétrons livres da Academia Chinesa de Ciências fez progressos na pesquisa de lasers de elétrons livres totalmente coerentes. Com base na instalação de laser de elétrons livres de raios X suaves de Xangai, o novo mecanismo de laser de elétrons livres em cascata de eco harmônico proposto pela China foi verificado com sucesso, e a radiação coerente de raios X suaves com excelente desempenho foi obtida. Recentemente, os resultados foram publicados na Optica sob o título Pulsos de raios X suaves coerentes e ultracurtos de lasers de elétrons livres em cascata harmônica habilitados para eco.
O laser de elétrons livres de raios X é uma das fontes de luz mais avançadas do mundo. Atualmente, a maioria dos lasers de elétrons livres de raios X internacionais são baseados no mecanismo de emissão espontânea de autoamplificação (SASE), o SASE tem um brilho de pico muito alto e largura de pulso ultracurta de nível femto e outro excelente desempenho, mas vibração SASE pelo ruído, a coerência e estabilidade do seu pulso de radiação não é alta, não é a banda de raios X “laser”. Uma das direções de desenvolvimento mais importantes no campo do laser de elétrons livres internacional é gerar radiação de raios X totalmente coerente com qualidade de laser convencional, e a maneira importante é usar o mecanismo operacional externo do laser de elétrons livres de sementes. A radiação do laser de elétrons livre de sementes externo herda as características do laser de sementes e possui excelentes características como coerência total, controle de fase e sincronização precisa com o laser de bomba externa. No entanto, devido à limitação do comprimento de onda e da largura do pulso do laser de semente, a cobertura do comprimento de onda curto e a faixa de ajuste do comprimento do pulso do laser de elétrons livres de semente externa são limitadas. A fim de expandir ainda mais a cobertura de comprimento de onda curto do laser de elétrons livres de sementes externas, novos modos de operação do laser de elétrons livres, como geração de eco harmônico, estão sendo vigorosamente desenvolvidos no mundo nos últimos anos.
O laser de elétrons livres de sementes externas é uma das principais rotas técnicas para desenvolver laser de elétrons livres de alto ganho na China. Atualmente, todos os quatro dispositivos de laser de elétrons livres de alto ganho na China adotaram o modo de operação de sementes externas. Com base na instalação de laser de elétrons livres de ultravioleta profundo de Xangai e na instalação de laser de elétrons livres de raios-X macios de Xangai, os cientistas alcançaram sucessivamente a primeira amplificação internacional de luz laser de elétrons livres do tipo eco e a primeira amplificação de saturação de laser de elétrons livres do tipo eco ultravioleta extremo. A fim de promover ainda mais o laser de elétrons livres de sementes externas para o comprimento de onda curto, a equipe de pesquisa propôs independentemente um novo mecanismo de laser de elétrons livres totalmente coerente com cascata de eco harmônico, que foi adotado pelo dispositivo Laser de elétrons livres de raios X suaves de Xangai como o esquema básico e completou todo o processo, desde a verificação do princípio até a amplificação da luz na banda de raios X suaves. Os resultados da pesquisa mostram que, em comparação com o mecanismo tradicional de execução externa do tipo semente, este mecanismo possui características espectrais muito excelentes, através da adoção pelos pesquisadores do desenvolvimento independente da tecnologia de diagnóstico de pulso de raios X ultrarrápido (https://doi.org/10.1016 /j.fmre.2022.01.027), O desempenho superior deste novo mecanismo no controle do comprimento do pulso e na geração de pulso ultrarrápido é verificado ainda mais. Os resultados de pesquisa relevantes fornecem uma rota técnica viável para a geração de lasers de elétrons livres totalmente coerentes na banda subnanômetro e fornecerão uma ferramenta de pesquisa ideal para os campos de óptica não linear de raios X e físico-química ultrarrápida.
O laser de elétrons livres de cascata harmônica de eco tem excelente desempenho espectral: a imagem da esquerda é o modo de cascata convencional e a imagem da direita é o modo de cascata de eco harmônico
O ajuste do comprimento do pulso de raios X e a geração de pulso ultrarrápida podem ser realizados pela cascata harmônica de eco
Horário da postagem: 08/10/2023