Tim Laser Elektron Bebas dari Akademi Ilmu Pengetahuan Tiongkok telah membuat kemajuan dalam penelitian laser elektron bebas yang sepenuhnya koheren. Berdasarkan Fasilitas Laser Elektron Bebas Sinar-X Lunak Shanghai, mekanisme baru laser elektron bebas kaskade harmonik gema yang diusulkan oleh Tiongkok telah berhasil diverifikasi, dan radiasi koheren sinar-X lunak dengan kinerja yang sangat baik telah diperoleh. Baru-baru ini, hasil tersebut diterbitkan di Optica dengan judul "Pulsa sinar-X lunak koheren dan ultra-pendek dari laser elektron bebas kaskade harmonik yang diaktifkan gema".
Laser elektron bebas sinar-X adalah salah satu sumber cahaya tercanggih di dunia. Saat ini, sebagian besar laser elektron bebas sinar-X internasional didasarkan pada mekanisme emisi spontan yang memperkuat diri (SASE). SASE memiliki kecerahan puncak yang sangat tinggi dan lebar pulsa ultra-pendek tingkat femto serta kinerja unggul lainnya, tetapi getaran SASE disebabkan oleh noise, koherensi dan stabilitas pulsa radiasinya tidak tinggi, sehingga bukan merupakan "laser" pita sinar-X. Salah satu arah pengembangan terpenting di bidang laser elektron bebas internasional adalah menghasilkan radiasi sinar-X yang sepenuhnya koheren dengan kualitas laser konvensional, dan cara pentingnya adalah dengan menggunakan mekanisme operasi laser elektron bebas dengan sumber eksternal. Radiasi laser elektron bebas dengan sumber eksternal mewarisi karakteristik laser sumber, dan memiliki karakteristik unggul seperti koherensi penuh, kontrol fase, dan sinkronisasi yang tepat dengan laser pompa eksternal. Namun, karena keterbatasan panjang gelombang dan lebar pulsa laser sumber, cakupan panjang gelombang pendek dan rentang penyesuaian panjang pulsa laser elektron bebas dengan sumber eksternal terbatas. Untuk lebih memperluas cakupan panjang gelombang pendek dari laser elektron bebas sumber eksternal, mode operasi laser elektron bebas baru seperti pembangkitan harmonik gema sedang dikembangkan secara giat di dunia dalam beberapa tahun terakhir.
Laser elektron bebas dengan sumber eksternal merupakan salah satu jalur teknis utama untuk mengembangkan laser elektron bebas dengan penguatan tinggi di Tiongkok. Saat ini, keempat perangkat laser elektron bebas dengan penguatan tinggi di Tiongkok telah mengadopsi mode operasi sumber eksternal. Berdasarkan Fasilitas Laser Elektron Bebas Ultraviolet Dalam Shanghai dan Fasilitas Laser Elektron Bebas Sinar-X Lunak Shanghai, para ilmuwan telah berhasil mencapai amplifikasi cahaya laser elektron bebas tipe gema internasional pertama dan amplifikasi saturasi laser elektron bebas tipe gema ultraviolet ekstrem pertama. Untuk lebih mempromosikan laser elektron bebas dengan sumber eksternal ke panjang gelombang pendek, tim peneliti secara independen mengusulkan mekanisme baru laser elektron bebas koheren penuh dengan kaskade harmonik gema, yang diadopsi oleh perangkat Laser Elektron Bebas Sinar-X Lunak Shanghai sebagai skema dasar, dan menyelesaikan seluruh proses dari verifikasi prinsip hingga amplifikasi cahaya dalam pita sinar-X lunak. Hasil penelitian menunjukkan bahwa dibandingkan dengan mekanisme pengoperasian tipe benih eksternal tradisional, mekanisme ini memiliki karakteristik spektral yang sangat baik, melalui penerapan teknologi diagnosis pulsa sinar-X ultra cepat yang dikembangkan secara independen oleh para peneliti (https://doi.org/10.1016/j.fmre.2022.01.027), kinerja unggul mekanisme baru ini dalam kontrol panjang pulsa dan pembangkitan pulsa ultra cepat semakin terverifikasi. Hasil penelitian terkait memberikan jalur teknis yang layak untuk pembangkitan laser elektron bebas yang sepenuhnya koheren dalam pita subnanometer, dan akan menyediakan alat penelitian yang ideal untuk bidang optik nonlinier sinar-X dan kimia fisik ultra cepat.
Laser elektron bebas kaskade harmonik gema memiliki kinerja spektral yang sangat baik: gambar kiri adalah mode kaskade konvensional, dan gambar kanan adalah mode kaskade harmonik gema.
Penyesuaian panjang pulsa sinar-X dan pembangkitan pulsa ultra cepat dapat diwujudkan melalui kaskade harmonik gema.
Waktu posting: 08-Oktober-2023