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, hasilnya dipublikasikan di Optica dengan judul Pulsa sinar-X lunak yang koheren dan sangat pendek dari laser elektron bebas kaskade harmonik yang diaktifkan gema.
Laser elektron bebas sinar-X merupakan salah satu sumber cahaya paling canggih 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 luar biasa lainnya, tetapi getaran SASE berdasarkan kebisingan, koherensi dan stabilitas pulsa radiasinya tidak tinggi, 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 yang penting adalah menggunakan mekanisme pengoperasian 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 yang tepat 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 luar menjadi 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 giat di dunia dalam beberapa tahun terakhir.
Laser elektron bebas benih eksternal merupakan salah satu rute teknis utama untuk mengembangkan laser elektron bebas dengan perolehan tinggi di Tiongkok. Saat ini, keempat perangkat laser elektron bebas dengan perolehan tinggi di Tiongkok telah mengadopsi mode operasi benih eksternal. Berdasarkan Fasilitas Laser Elektron Bebas Ultraviolet Dalam Shanghai dan Fasilitas Laser Elektron Bebas Sinar-X Lunak Shanghai, para ilmuwan telah berturut-turut 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 benih eksternal ke panjang gelombang pendek, tim peneliti secara independen mengusulkan mekanisme baru laser elektron bebas yang sepenuhnya koheren 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 penggerak tipe benih eksternal tradisional, mekanisme ini memiliki karakteristik spektral yang sangat baik, 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 mekanisme baru yang unggul ini dalam kontrol panjang pulsa dan pembangkitan pulsa ultracepat semakin terverifikasi. Hasil penelitian yang relevan memberikan rute teknis yang layak untuk pembangkitan laser elektron bebas yang sepenuhnya koheren dalam pita subnanometer, dan akan memberikan 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