Çin Bilimler Akademisi'nin Serbest Elektron Lazer ekibi, tam uyumlu serbest elektron lazerleri araştırmalarında ilerleme kaydetmiştir. Şanghay Yumuşak X-ışını Serbest Elektron Lazer Tesisi'ne dayanan, Çin tarafından önerilen yeni yankı harmonik kaskad serbest elektron lazeri mekanizması başarıyla doğrulanmış ve mükemmel performansa sahip yumuşak X-ışını uyumlu radyasyonu elde edilmiştir. Sonuçlar yakın zamanda Optica dergisinde "Eko-etkin harmonik kaskad serbest elektron lazerlerinden tutarlı ve ultra kısa yumuşak X-ışını darbeleri" başlığı altında yayınlanmıştır.
X-ışını serbest elektron lazeri, dünyanın en gelişmiş ışık kaynaklarından biridir. Günümüzde, uluslararası X-ışını serbest elektron lazerlerinin çoğu, kendi kendini güçlendiren kendiliğinden emisyon mekanizmasına (SASE) dayanmaktadır. SASE, çok yüksek tepe parlaklığına ve femto seviyesinde ultra kısa darbe genişliğine ve diğer mükemmel performansa sahiptir. Ancak SASE, gürültüye bağlı titreşim, radyasyon darbesinin tutarlılığı ve kararlılığı yüksek değildir ve X-ışını bandı "lazeri" değildir. Uluslararası serbest elektron lazeri alanındaki en önemli geliştirme yönlerinden biri, geleneksel lazer kalitesiyle tam 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 miras alır ve tam tutarlılık, faz kontrolü ve harici pompa lazeriyle hassas senkronizasyon gibi mükemmel özelliklere sahiptir. Ancak, tohum lazerinin dalga boyu ve darbe genişliğinin sınırlı olması 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 tohumsuz elektron lazeri, Çin'de yüksek kazançlı serbest elektron lazeri geliştirmenin ana teknik yollarından biridir. Şu anda, Çin'deki dört yüksek kazançlı serbest elektron lazer cihazının tamamı harici tohum çalışma modunu benimsemiştir. Şanghay Derin Ultraviyole Serbest Elektron Lazer Tesisi ve Şanghay Yumuşak X-ışını Serbest Elektron Lazer Tesisi'ni temel alan bilim insanları, sırasıyla ilk uluslararası yankı tipi serbest elektron lazer ışığı amplifikasyonunu ve ilk aşırı ultraviyole yankı tipi serbest elektron lazer doygunluk amplifikasyonunu başarmışlardır. Harici tohumsuz elektron lazerini kısa dalga boyuna daha da ilerletmek için araştırma ekibi, temel şema olarak Şanghay Yumuşak X-ışını Serbest Elektron Lazer cihazı tarafından benimsenen ve prensip doğrulamasından yumuşak X-ışını bandında ışık amplifikasyonuna kadar tüm süreci tamamlayan, yankı harmonik kaskadlı tam koherent serbest elektron lazeri için yeni bir mekanizma bağımsız olarak önermiştir. Araştırma sonuçları, geleneksel harici tohum tipi çalışma mekanizmasına kıyasla, bu mekanizmanın çok mükemmel spektral özelliklere sahip olduğunu göstermektedir. Araştırmacıların ultra hızlı X-ışını darbe teşhis teknolojisini bağımsız olarak geliştirmeleri sayesinde (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 uyumlu serbest elektron lazerlerinin üretimi için uygulanabilir bir teknik yol sağlamakta ve X-ışını doğrusal olmayan optiği 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
Gönderim zamanı: 08-Eki-2023