Kinijos mokslų akademijos laisvųjų elektronų lazerių komanda padarė pažangą tyrinėdama visiškai koherentinius laisvųjų elektronų lazerius. Remiantis Šanchajaus minkštųjų rentgeno spindulių laisvųjų elektronų lazerių įrenginiu, sėkmingai patikrintas naujas Kinijos pasiūlytas aidinčios harmoninės kaskados laisvųjų elektronų lazerio mechanizmas ir gautas puikių našumų minkštųjų rentgeno spindulių koherentinis spinduliavimas. Neseniai rezultatai buvo paskelbti žurnale „Optica“ pavadinimu „Koherentiniai ir itin trumpi minkštųjų rentgeno spindulių impulsai iš aidinčių harmoninių kaskadų laisvųjų elektronų lazerių“.
Rentgeno spindulių laisvųjų elektronų lazeris yra vienas pažangiausių šviesos šaltinių pasaulyje. Šiuo metu dauguma tarptautinių rentgeno spindulių laisvųjų elektronų lazerių yra pagrįsti savaime stiprinančiu savaiminės emisijos mechanizmu (SASE). SASE pasižymi labai dideliu piko ryškumu ir femtoelektronų lygio itin trumpu impulso plotiu bei kitomis puikiomis savybėmis, tačiau SASE vibracija dėl triukšmo, jo spinduliuotės impulso koherencija ir stabilumas nėra didelis, todėl jis nėra rentgeno spindulių juostos „lazeris“. Viena iš svarbiausių tarptautinių laisvųjų elektronų lazerių srities plėtros krypčių yra generuoti visiškai koherentinę rentgeno spinduliuotę, turinčią įprastinio lazerio kokybę, o svarbiausias būdas yra naudoti išorinį užsėjimo laisvųjų elektronų lazerio veikimo mechanizmą. Išorinio užsėjimo laisvųjų elektronų lazerio spinduliuotė paveldi užsėjimo lazerio savybes ir pasižymi puikiomis savybėmis, tokiomis kaip visiškas koherencija, fazės valdymas ir tiksli sinchronizacija su išoriniu siurblio lazeriu. Tačiau dėl užsėjimo lazerio bangos ilgio ir impulso pločio apribojimų, išorinio užsėjimo laisvųjų elektronų lazerio trumpo bangos ilgio aprėptis ir impulso ilgio reguliavimo diapazonas yra riboti. Siekiant dar labiau išplėsti išorinio užsėjimo laisvųjų elektronų lazerio trumpųjų bangų aprėptį, pastaraisiais metais pasaulyje intensyviai kuriami nauji laisvųjų elektronų lazerio veikimo režimai, tokie kaip aido harmonikų generavimas.
Išorinis užsėjimo beelektroninis lazeris yra vienas iš pagrindinių techninių būdų, kaip Kinijoje sukurti didelio stiprinimo laisvųjų elektronų lazerį. Šiuo metu visi keturi didelio stiprinimo laisvųjų elektronų lazerių įrenginiai Kinijoje pritaikė išorinio užsėjimo veikimo režimą. Remiantis Šanchajaus giliųjų ultravioletinių laisvųjų elektronų lazerių įrenginiu ir Šanchajaus minkštųjų rentgeno spindulių laisvųjų elektronų lazerių įrenginiu, mokslininkai sėkmingai pasiekė pirmąjį tarptautinį aido tipo laisvųjų elektronų lazerio šviesos stiprinimo ir pirmąjį ekstremalaus ultravioletinių aido tipo laisvųjų elektronų lazerio prisotinimo stiprinimo mechanizmą. Siekdama dar labiau išplėsti išorinio užsėjimo beelektroninio lazerio galimybes trumpųjų bangų ilgiuose, tyrėjų komanda savarankiškai pasiūlė naują visiškai koherentinio laisvųjų elektronų lazerio su aido harmonine kaskada mechanizmą, kurį Šanchajaus minkštųjų rentgeno spindulių laisvųjų elektronų lazerio įrenginys pritaikė kaip pagrindinę schemą ir atliko visą procesą nuo principo patikrinimo iki šviesos stiprinimo minkštųjų rentgeno spindulių juostoje. Tyrimo rezultatai rodo, kad, palyginti su tradiciniu išorinio užvedimo tipo veikimo mechanizmu, šis mechanizmas pasižymi labai puikiomis spektrinėmis charakteristikomis, o nepriklausomų itin sparčių rentgeno spindulių impulsų diagnostikos technologijos (https://doi.org/10.1016/j.fmre.2022.01.027) kūrėjų dėka šis mechanizmas pasižymi labai puikiomis spektrinėmis charakteristikomis. Šio naujo mechanizmo pranašumas impulsų ilgio valdymo ir itin spartaus impulsų generavimo srityse yra dar kartą patvirtintas. Atitinkami tyrimų rezultatai pateikia įgyvendinamą techninį būdą generuoti visiškai koherentinius laisvųjų elektronų lazerius subnanometrų diapazone ir bus idealus tyrimų įrankis rentgeno spindulių netiesinės optikos ir itin sparčios fizikinės chemijos srityse.
Echo harmoninių kaskadų laisvųjų elektronų lazeris pasižymi puikiomis spektrinėmis savybėmis: kairysis vaizdas yra įprastas kaskados režimas, o dešinysis – aido harmoninių kaskadų režimas.
Rentgeno spindulių impulsų ilgio reguliavimas ir itin greitas impulsų generavimas gali būti realizuoti naudojant aido harmoninę kaskadą
Įrašo laikas: 2023 m. spalio 8 d.