Tim Laser Elektron Bebas dari Akademi Ilmu Pengetahuan Tiongkok telah mencapai 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 penelitian ini dipublikasikan di Optica dengan judul "Pulsa sinar-X lunak yang koheren dan ultra-pendek dari laser elektron bebas kaskade harmonik berkemampuan gema".
Laser elektron bebas sinar-X merupakan salah satu sumber cahaya tercanggih di dunia. Saat ini, sebagian besar laser elektron bebas sinar-X internasional berbasis mekanisme emisi spontan penguat mandiri (SASE). SASE memiliki kecerahan puncak yang sangat tinggi dan lebar pulsa ultra-pendek tingkat femto, serta kinerja luar biasa lainnya. Namun, getaran SASE akibat derau, koherensi, dan stabilitas pulsa radiasinya rendah, sehingga tidak dapat disebut sebagai "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 terpentingnya adalah menggunakan mekanisme operasi laser elektron bebas benih eksternal. Radiasi laser elektron bebas benih eksternal mewarisi karakteristik laser benih, dan memiliki karakteristik luar biasa seperti koherensi penuh, kontrol fase, dan sinkronisasi presisi dengan laser pompa eksternal. Namun, karena keterbatasan panjang gelombang dan lebar pulsa laser benih, cakupan panjang gelombang pendek dan rentang penyesuaian panjang pulsa laser elektron bebas benih eksternal terbatas. Untuk lebih memperluas cakupan panjang gelombang pendek dari laser elektron bebas benih eksternal, mode operasi laser elektron bebas baru seperti pembangkitan harmonik gema sedang dikembangkan secara gencar di dunia dalam beberapa tahun terakhir.
Laser elektron bebas berbiji eksternal merupakan salah satu jalur teknis utama pengembangan laser elektron bebas bergain tinggi di Tiongkok. Saat ini, keempat perangkat laser elektron bebas bergain tinggi di Tiongkok telah mengadopsi mode operasi berbiji 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 lanjut mempromosikan laser elektron bebas berbiji eksternal ke panjang gelombang pendek, tim peneliti secara independen mengusulkan mekanisme baru laser elektron bebas yang sepenuhnya koheren dengan kaskade harmonik gema. Mekanisme ini diadopsi oleh perangkat Laser Elektron Bebas Sinar-X Lunak Shanghai sebagai skema dasar, dan menyelesaikan seluruh proses, mulai dari verifikasi prinsip hingga amplifikasi cahaya pada pita sinar-X lunak. Hasil penelitian menunjukkan bahwa dibandingkan dengan mekanisme running tipe seed eksternal tradisional, mekanisme ini memiliki karakteristik spektral yang sangat unggul. Hal ini dicapai melalui penerapan teknologi diagnosis pulsa sinar-X ultracepat yang dikembangkan secara independen oleh para peneliti (https://doi.org/10.1016/j.fmre.2022.01.027). Kinerja superior mekanisme baru ini dalam hal kontrol panjang pulsa dan pembangkitan pulsa ultracepat semakin terverifikasi. Hasil penelitian yang relevan ini memberikan jalur teknis yang layak untuk pembangkitan laser elektron bebas yang sepenuhnya koheren pada pita subnanometer, dan akan menjadi alat penelitian yang ideal untuk bidang optik nonlinier sinar-X dan kimia fisika ultracepat.
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 dengan kaskade harmonik gema
Waktu posting: 08-Okt-2023