O equipo de láseres de electróns libres da Academia Chinesa das Ciencias fixo progresos na investigación de láseres de electróns libres totalmente coherentes. Baseándose na Instalación de Láseres de Electróns Libres de Raios X Blandos de Shanghai, verificouse con éxito o novo mecanismo de láser de electróns libres en cascada harmónica de eco proposto por China, e obtívose a radiación coherente de raios X brandos cun excelente rendemento. Recentemente, os resultados publicáronse en Optica co título Pulsos de raios X brandos coherentes e ultracurtos de láseres de electróns libres en cascada harmónica habilitados para eco.
O láser de electróns libres de raios X é unha das fontes de luz máis avanzadas do mundo. Na actualidade, a maioría dos láseres de electróns libres de raios X internacionais baséanse no mecanismo de emisión espontánea autoamplificadora (SASE). O SASE ten un brillo máximo moi alto e un ancho de pulso ultracurto de nivel femto e outros excelentes rendementos, pero a vibración do SASE por ruído, a coherencia e estabilidade do seu pulso de radiación non é alta, non é o "láser" de banda de raios X. Unha das direccións de desenvolvemento máis importantes no campo do láser de electróns libres internacional é xerar radiación de raios X totalmente coherente con calidade láser convencional, e o xeito importante é usar o mecanismo operativo do láser de electróns libres de semente externa. A radiación do láser de electróns libres de semente externa herda as características do láser de semente e ten excelentes características como a coherencia total, o control de fase e a sincronización precisa co láser de bombeo externo. Non obstante, debido á limitación da lonxitude de onda e o ancho de pulso do láser de semente, a cobertura de lonxitude de onda curta e o rango de axuste da lonxitude de pulso do láser de electróns libres de semente externa son limitados. Para ampliar aínda máis a cobertura de lonxitudes de onda curtas do láser de electróns libres de sementes externas, nos últimos anos están a desenvolverse vigorosamente no mundo novos modos de funcionamento do láser de electróns libres, como a xeración de harmónicos de eco.
O láser de electróns libres de semente externa é unha das principais vías técnicas para desenvolver láseres de electróns libres de alta ganancia na China. Na actualidade, os catro dispositivos láser de electróns libres de alta ganancia na China adoptaron o modo de funcionamento de semente externa. Baseándose na Instalación de Láser de Electróns Libres Ultravioleta Profunda de Shanghai e na Instalación de Láser de Electróns Libres de Raios X Suaves de Shanghai, os científicos lograron sucesivamente a primeira amplificación internacional de luz láser de electróns libres de tipo eco e a primeira amplificación de saturación de láser de electróns libres de tipo eco ultravioleta extremo. Co fin de promover aínda máis o láser de electróns libres de semente externa á lonxitude de onda curta, o equipo de investigación propuxo de forma independente un novo mecanismo de láser de electróns libres totalmente coherente con cascada harmónica de eco, que foi adoptado polo dispositivo láser de electróns libres de raios X suaves de Shanghai como esquema básico, e completou todo o proceso desde a verificación do principio ata a amplificación da luz na banda de raios X suaves. Os resultados da investigación amosan que, en comparación co mecanismo tradicional de funcionamento de tipo semente externa, este mecanismo ten unhas características espectrais moi excelentes, grazas á adopción por parte dos investigadores do desenvolvemento independente da tecnoloxía de diagnóstico de pulsos de raios X ultrarrápidos (https://doi.org/10.1016/j.fmre.2022.01.027). Verifícase aínda máis o rendemento superior deste novo mecanismo no control da lonxitude do pulso e na xeración de pulsos ultrarrápidos. Os resultados da investigación relevantes proporcionan unha ruta técnica viable para a xeración de láseres de electróns libres totalmente coherentes na banda subnanométrica e proporcionarán unha ferramenta de investigación ideal para os campos da óptica non lineal de raios X e a fisicoquímica ultrarrápida.
O láser de electróns libres en cascada harmónica de eco ten un excelente rendemento espectral: a imaxe da esquerda é o modo en cascada convencional e a imaxe da dereita é o modo en cascada harmónica de eco.
O axuste da lonxitude do pulso de raios X e a xeración ultrarrápida de pulsos pódense realizar mediante unha cascada de harmónicos de eco
Data de publicación: 08-09-2023