Çin Bilimler Akademisi'nin Serbest Elektron Lazer ekibi, tam tutarlı serbest elektron lazerleri araştırmasında ilerleme kaydetti. Şanghay Yumuşak X-ışını Serbest Elektron Lazer Tesisi'ne dayanan, Çin tarafından önerilen yankı harmonik kaskad serbest elektron lazerinin yeni mekanizması başarıyla doğrulandı ve mükemmel performansa sahip yumuşak X-ışını tutarlı radyasyonu elde edildi. Sonuçlar yakın zamanda Optica'da Coherent and ultra-short soft X-ray pulses from echo-enabled harmonic cascade free electron lasers başlığı altında yayınlandı.
X-ışını serbest elektron lazeri, dünyadaki en gelişmiş ışık kaynaklarından biridir. Şu anda, uluslararası X-ışını serbest elektron lazerlerinin çoğu, kendi kendini güçlendiren kendiliğinden emisyon mekanizmasına (SASE) dayanmaktadır, SASE çok yüksek bir tepe parlaklığına ve femto düzeyinde ultra kısa darbe genişliğine ve diğer mükemmel performansa sahiptir, ancak SASE gürültüyle titreşim, radyasyon darbesinin tutarlılığı ve kararlılığı yüksek değildir, X-ışını bandı "lazeri" değildir. Uluslararası serbest elektron lazeri alanındaki en önemli geliştirme yönlerinden biri, geleneksel lazer kalitesiyle tamamen tutarlı X-ışını radyasyonu üretmektir ve önemli yol, harici tohum serbest elektron lazeri çalışma mekanizmasını kullanmaktır. Harici tohum serbest elektron lazerinin radyasyonu, tohum lazerinin özelliklerini devralır ve tam tutarlılık, faz kontrolü ve harici pompa lazeriyle hassas senkronizasyon gibi mükemmel özelliklere sahiptir. Ancak, tohum lazerinin dalga boyu ve darbe genişliğinin sınırlaması nedeniyle, dış tohum serbest elektron lazerinin kısa dalga boyu kapsamı ve darbe uzunluğu ayar aralığı sınırlıdır. Dış tohum serbest elektron lazerinin kısa dalga boyu kapsamını daha da genişletmek amacıyla, yankı harmonik üretimi gibi yeni serbest elektron lazer çalışma modları son yıllarda dünyada hızla geliştirilmektedir.
Harici tohum serbest elektron lazeri, Çin'de yüksek kazançlı serbest elektron lazeri geliştirmek için ana teknik yollardan biridir. Şu anda, Çin'deki dört yüksek kazançlı serbest elektron lazer cihazının hepsi harici tohum çalışma modunu benimsemiştir. Şanghay Derin Ultraviyole Serbest Elektron Lazer Tesisi ve Şanghay Yumuşak X-ışını Serbest Elektron Lazer Tesisi'ne dayanarak, bilim insanları sırasıyla ilk uluslararası yankı tipi serbest elektron lazer ışık amplifikasyonunu ve ilk aşırı ultraviyole yankı tipi serbest elektron lazer doygunluk amplifikasyonunu başarmışlardır. Harici tohum serbest elektron lazerini kısa dalga boyuna daha da tanıtmak için, araştırma ekibi bağımsız olarak yankı harmonik kaskadlı tam uyumlu serbest elektron lazerinin yeni bir mekanizmasını önerdi, bu temel şema olarak Şanghay Yumuşak X-ışını Serbest Elektron Lazer cihazı tarafından benimsendi ve ilke doğrulamasından yumuşak X-ışını bandında ışık amplifikasyonuna kadar tüm süreci tamamladı. Araştırma sonuçları, geleneksel harici tohum tipi çalışma mekanizmasıyla karşılaştırıldığında, bu mekanizmanın araştırmacıların ultra hızlı X-ışını darbe teşhis teknolojisinin bağımsız gelişimini benimsemesi yoluyla çok mükemmel spektral özelliklere sahip olduğunu göstermektedir (https://doi.org/10.1016/j.fmre.2022.01.027), Bu yeni mekanizmanın darbe uzunluğu kontrolü ve ultra hızlı darbe üretimindeki üstün performansı daha da doğrulanmıştır. İlgili araştırma sonuçları, subnanometre bandında tam tutarlı serbest elektron lazerlerinin üretimi için uygulanabilir bir teknik yol sağlamakta ve X-ışını doğrusal olmayan optik ve ultra hızlı fiziksel kimya alanları için ideal bir araştırma aracı sağlayacaktır.
Eko harmonik kaskad serbest elektron lazeri mükemmel spektral performansa sahiptir: soldaki görüntü geleneksel kaskad modudur ve sağdaki görüntü eko harmonik kaskad modudur
X-ışını darbe uzunluğu ayarlaması ve ultra hızlı darbe üretimi, yankı harmonik kaskad ile gerçekleştirilebilir
Gönderi zamanı: 08-Eki-2023