Het Free Electron Laser-team van de Chinese Academie van Wetenschappen heeft vooruitgang geboekt in het onderzoek naar volledig coherente vrije elektronenlasers.Gebaseerd op de Shanghai Soft X-ray Free Electron Laser Facility, is het nieuwe mechanisme van de door China voorgestelde echo-harmonische cascade-vrije elektronenlaser met succes geverifieerd en is de zachte röntgencoherente straling met uitstekende prestaties verkregen.Onlangs zijn de resultaten gepubliceerd in Optica onder de titel Coherent and ultra-short soft X-ray pulses from echo-enabled harmonische cascade-vrije elektronenlasers.
De röntgenvrije elektronenlaser is een van de meest geavanceerde lichtbronnen ter wereld.Momenteel zijn de meeste internationale röntgenvrije elektronenlasers gebaseerd op het zelfversterkende spontane-emissiemechanisme (SASE), SASE heeft een zeer hoge piekhelderheid en femto-niveau, ultrakorte pulsbreedte en andere uitstekende prestaties, maar SASE-vibratie door ruis is de coherentie en stabiliteit van de stralingspuls niet hoog, dit is niet de "laser" van de röntgenband.Een van de belangrijkste ontwikkelingsrichtingen op het gebied van de internationale vrije-elektronenlaser is het genereren van volledig coherente röntgenstraling met conventionele laserkwaliteit, en de belangrijke manier is om het externe bedieningsmechanisme van de zaadvrije elektronenlaser te gebruiken.De straling van de externe zaadvrije elektronenlaser erft de kenmerken van de zaadlaser en heeft uitstekende kenmerken zoals volledige coherentie, fasecontrole en nauwkeurige synchronisatie met de externe pomplaser.Vanwege de beperking van de golflengte en pulsbreedte van de zaadlaser zijn de dekking van de korte golflengte en het aanpassingsbereik van de pulslengte van de buitenste zaadvrije elektronenlaser echter beperkt.Om de kortegolflengtedekking van de externe zaadvrije elektronenlaser verder uit te breiden, worden de afgelopen jaren in de wereld krachtig nieuwe werkmodi voor vrije elektronenlasers ontwikkeld, zoals het genereren van echoharmonische.
Externe zaadvrije elektronenlaser is een van de belangrijkste technische routes om vrije elektronenlaser met hoge versterking in China te ontwikkelen.Momenteel hebben alle vier vrije-elektronenlaserapparaten met hoge versterking in China de externe zaadmodus aangenomen.Gebaseerd op de Shanghai Deep Ultraviolet Free Electron Laser Facility en de Shanghai Soft X-ray Free Electron Laser Facility, hebben wetenschappers achtereenvolgens de eerste internationale echotype vrije elektronenlaserlichtversterking en de eerste extreme ultraviolette echotype vrije elektronenlaserverzadigingsversterking bereikt.Om de externe zaadvrije elektronenlaser verder te promoten op de korte golflengte, stelde het onderzoeksteam onafhankelijk een nieuw mechanisme voor van een volledig coherente vrije elektronenlaser met echo-harmonische cascade, dat werd overgenomen door het Shanghai Soft X-ray Free Electron Laser-apparaat als het basisschema, en voltooide het hele proces van principeverificatie tot lichtversterking in de zachte röntgenband.De onderzoeksresultaten tonen aan dat dit mechanisme, vergeleken met het traditionele externe zaadtype-loopmechanisme, zeer uitstekende spectrale kenmerken heeft, dankzij de adoptie van de onderzoekers van onafhankelijke ontwikkeling van ultrasnelle röntgenpulsdiagnosetechnologie (https://doi.org/10.1016 /j.fmre.2022.01.027), De superieure prestaties van dit nieuwe mechanisme op het gebied van pulslengtecontrole en ultrasnelle pulsgeneratie zijn verder geverifieerd.De relevante onderzoeksresultaten bieden een haalbare technische route voor het genereren van volledig coherente vrije-elektronenlasers in de subnanometerband, en zullen een ideaal onderzoeksinstrument vormen voor de gebieden van niet-lineaire röntgenoptica en ultrasnelle fysische chemie.
De echo-harmonische cascade-vrije elektronenlaser heeft uitstekende spectrale prestaties: het linkerbeeld is de conventionele cascademodus en het rechterbeeld is de echo-harmonische cascademodus
Aanpassing van de röntgenpulslengte en ultrasnelle pulsgeneratie kunnen worden gerealiseerd door middel van echo-harmonische cascade
Posttijd: 08-okt-2023