A equipe de Laser de Elétrons Livres da Academia Chinesa de Ciências (CEL) tem avançado na pesquisa de lasers de elétrons livres totalmente coerentes. Com base na Unidade de Laser de Elétrons Livres de Raios-X Suaves de Xangai, o novo mecanismo de laser de elétrons livres em cascata harmônica de eco proposto pela China foi verificado com sucesso, obtendo-se radiação coerente de raios-X suaves com excelente desempenho. Recentemente, os resultados foram publicados na revista Optica sob o título "Pulsos de raios-X suaves coerentes e ultracurtos de lasers de elétrons livres em cascata harmônica com eco ativado".
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 baseia-se no mecanismo de emissão espontânea autoamplificada (SASE). O SASE possui um brilho de pico muito alto, largura de pulso ultracurta de nível femto e outros excelentes desempenhos, mas a vibração do SASE por ruído, a coerência e a estabilidade de seu pulso de radiação não são altas, não sendo um "laser" de banda de raios X. Uma das direções de desenvolvimento mais importantes no campo do laser de elétrons livres internacional é gerar radiação de raios X totalmente coerente com a qualidade do laser convencional, e a maneira importante é usar o mecanismo operacional do laser de elétrons livres de sementes externas. A radiação do laser de elétrons livres de sementes externas 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 de pulso do laser de sementes, a cobertura do comprimento de onda curto e a faixa de ajuste do comprimento de pulso do laser de elétrons livres de sementes externas 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 de laser de elétrons livres, como geração de eco harmônico, estão sendo vigorosamente desenvolvidos no mundo nos últimos anos.
O laser de elétrons livres de semente externa é uma das principais rotas técnicas para desenvolver o 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 semente externa. Com base na Instalação de Laser de elétrons livres ultravioleta profundo de Xangai e na Instalação de Laser de elétrons livres de raios X suaves de Xangai, os cientistas alcançaram sucessivamente a primeira amplificação internacional de luz de 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 semente externa para o comprimento de onda curto, a equipe de pesquisa propôs independentemente um novo mecanismo de laser de elétrons livres totalmente coerente com cascata harmônica de eco, que foi adotado pelo dispositivo de 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 demonstram que, em comparação com o mecanismo tradicional de execução por semente externa, este mecanismo apresenta características espectrais excelentes. Graças à 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 de pulso e na geração de pulsos ultrarrápidos é ainda mais comprovado. Os resultados relevantes da pesquisa fornecem uma rota técnica viável para a geração de lasers de elétrons livres totalmente coerentes na faixa subnanométrica e fornecerão uma ferramenta de pesquisa ideal para as áreas de óptica não linear de raios X e físico-química ultrarrápida.
O laser de elétrons livres em cascata harmônica de eco tem excelente desempenho espectral: a imagem à esquerda é o modo cascata convencional e a imagem à direita é o modo cascata harmônica de eco
O ajuste do comprimento do pulso de raios X e a geração de pulso ultrarrápido podem ser realizados por cascata harmônica de eco
Horário da postagem: 08/10/2023