Группа лазеров на свободных электронах Китайской академии наук добилась прогресса в исследовании полностью когерентных лазеров на свободных электронах.На базе Шанхайской установки мягкого рентгеновского лазера на свободных электронах был успешно проверен новый механизм эхо-гармонического каскадного лазера на свободных электронах, предложенный Китаем, и было получено мягкое рентгеновское когерентное излучение с превосходными характеристиками.Недавно результаты были опубликованы в журнале Optica под заголовком «Когерентные и ультракороткие импульсы мягкого рентгеновского излучения от гармонических каскадных лазеров на свободных электронах с поддержкой эха».
Рентгеновский лазер на свободных электронах является одним из самых совершенных источников света в мире.В настоящее время большинство международных рентгеновских лазеров на свободных электронах основаны на механизме самоусиливающегося спонтанного излучения (SASE), SASE имеет очень высокую пиковую яркость и сверхкороткую ширину импульса фемтоуровня и другие отличные характеристики, но вибрация SASE по шумам когерентность и стабильность импульса его излучения невысока, не является «лазером» рентгеновского диапазона.Одним из наиболее важных направлений развития в области международного лазера на свободных электронах является генерация полностью когерентного рентгеновского излучения с традиционным лазерным качеством, и важным способом является использование внешнего рабочего механизма лазера на свободных электронах.Излучение внешнего затравочного лазера на свободных электронах наследует характеристики затравочного лазера и имеет превосходные характеристики, такие как полная когерентность, контроль фазы и точная синхронизация с внешним лазером накачки.Однако из-за ограничения длины волны и ширины импульса затравочного лазера коротковолновая зона покрытия и диапазон регулировки длины импульса внешнего затравочного лазера на свободных электронах ограничены.Чтобы еще больше расширить коротковолновую зону действия внешнего затравочного лазера на свободных электронах, в последние годы в мире активно разрабатываются новые режимы работы лазера на свободных электронах, такие как генерация эхо-гармоник.
Лазер на свободных электронах с внешним затравочным устройством является одним из основных технических направлений разработки лазера на свободных электронах с высоким коэффициентом усиления в Китае.В настоящее время все четыре лазера на свободных электронах с высоким коэффициентом усиления в Китае перешли в режим внешней затравки.На базе Шанхайской установки глубокого ультрафиолетового лазера на свободных электронах и Шанхайской установки мягкого рентгеновского лазера на свободных электронах ученые успешно добились первого международного усиления излучения лазера на свободных электронах эхо-типа и первого усиления насыщения лазера на свободных электронах эхо-типа крайнего ультрафиолета.В целях дальнейшего продвижения внешнего затравочного лазера на свободных электронах на короткую длину волны исследовательская группа независимо предложила новый механизм полностью когерентного лазера на свободных электронах с эхо-гармоническим каскадом, который был принят Шанхайским мягким рентгеновским лазером на свободных электронах в качестве устройства базовую схему и завершил весь процесс от проверки принципа до усиления света в мягком рентгеновском диапазоне.Результаты исследования показывают, что по сравнению с традиционным механизмом внешнего семенного типа этот механизм имеет очень превосходные спектральные характеристики благодаря независимой разработке исследователями технологии сверхбыстрой рентгеновской импульсной диагностики (https://doi.org/10.1016). /j.fmre.2022.01.027), В дальнейшем подтверждены превосходные характеристики этого нового механизма в управлении длиной импульса и генерации сверхбыстрых импульсов.Соответствующие результаты исследований открывают реальный технический путь для создания полностью когерентных лазеров на свободных электронах в субнанометровом диапазоне и станут идеальным исследовательским инструментом в области рентгеновской нелинейной оптики и сверхбыстрой физической химии.
Эхо-гармонический каскадный лазер на свободных электронах имеет превосходные спектральные характеристики: левое изображение представляет собой обычный каскадный режим, а правое изображение представляет собой эхо-гармонический каскадный режим.
Регулировка длины рентгеновского импульса и генерация сверхбыстрых импульсов могут быть реализованы с помощью эхо-гармонического каскада.
Время публикации: 08 октября 2023 г.