در مطالعه لیزر الکترون آزاد کاملا منسجم پیشرفت هایی حاصل شده است

تیم لیزر الکترون آزاد آکادمی علوم چین در تحقیقات لیزرهای الکترون آزاد کاملا منسجم پیشرفت کرده است.بر اساس تأسیسات لیزر الکترون آزاد پرتو ایکس نرم شانگهای، مکانیسم جدید لیزر الکترون آزاد آبشاری هارمونیک اکو ارائه شده توسط چین با موفقیت تأیید شده است و تابش منسجم پرتو ایکس نرم با عملکرد عالی به دست آمده است.اخیراً نتایج در Optica تحت عنوان پالس های نرم اشعه ایکس منسجم و فوق کوتاه از لیزرهای الکترون آزاد آبشاری هارمونیک فعال شده با پژواک منتشر شده است.

لیزر الکترون آزاد اشعه ایکس یکی از پیشرفته ترین منابع نوری در جهان است.در حال حاضر، بیشتر لیزرهای بین المللی الکترون آزاد اشعه ایکس مبتنی بر مکانیسم انتشار خودبه خود تقویت کننده (SASE) هستند، SASE دارای حداکثر روشنایی بسیار بالا و عرض پالس بسیار کوتاه سطح فمتو و عملکرد عالی دیگر است، اما ارتعاش SASE با نویز، انسجام و پایداری پالس تابش آن زیاد نیست، "لیزر" باند اشعه ایکس نیست.یکی از مهم ترین جهت گیری های توسعه در زمینه لیزر الکترون آزاد بین المللی تولید تابش پرتو ایکس کاملا منسجم با کیفیت لیزر معمولی است و راه مهم آن استفاده از مکانیسم عملکرد لیزر الکترون آزاد دانه خارجی است.تابش لیزر الکترون آزاد دانه خارجی ویژگی های لیزر دانه را به ارث می برد و دارای ویژگی های عالی مانند انسجام کامل، کنترل فاز و هماهنگ سازی دقیق با لیزر پمپ خارجی است.با این حال، به دلیل محدودیت طول موج و عرض پالس لیزر دانه، پوشش طول موج کوتاه و محدوده تنظیم طول پالس لیزر الکترون آزاد دانه بیرونی محدود است.به منظور گسترش بیشتر پوشش طول موج کوتاه لیزر الکترون آزاد بذر خارجی، حالت‌های عملیاتی لیزر الکترون آزاد جدید مانند تولید هارمونیک اکو در سال‌های اخیر به شدت در جهان توسعه یافته‌اند.

لیزر الکترون آزاد بذر خارجی یکی از مسیرهای فنی اصلی برای توسعه لیزر الکترون آزاد با بهره بالا در چین است.در حال حاضر، هر چهار دستگاه لیزر الکترون آزاد با بهره بالا در چین حالت عملیات بذر خارجی را اتخاذ کرده اند.بر اساس تأسیسات لیزر الکترون آزاد فرابنفش عمیق شانگهای و تأسیسات لیزر الکترون آزاد با اشعه ایکس نرم شانگهای، دانشمندان به طور متوالی به اولین تقویت بین المللی نور لیزر الکترون آزاد از نوع اکو و اولین تقویت اشباع لیزر آزاد الکترون آزاد از نوع اکو فرابنفش شدید دست یافتند.به منظور ارتقای بیشتر لیزر الکترون آزاد بذر خارجی به طول موج کوتاه، تیم تحقیقاتی به طور مستقل مکانیسم جدیدی از لیزر الکترون آزاد کاملا منسجم با آبشار هارمونیک اکو را پیشنهاد کردند که توسط دستگاه لیزر الکترون آزاد پرتو ایکس نرم شانگهای به عنوان طرح اولیه، و کل فرآیند را از تأیید اصلی تا تقویت نور در باند نرم اشعه ایکس تکمیل کرد.نتایج تحقیق نشان می دهد که در مقایسه با مکانیسم سنتی در حال اجرا نوع دانه خارجی، این مکانیسم دارای ویژگی های طیفی بسیار عالی است، از طریق اتخاذ محققان توسعه مستقل فناوری تشخیص پالس فوق سریع اشعه ایکس (https://doi.org/10.1016). /j.fmre.2022.01.027)، عملکرد برتر این مکانیسم جدید در کنترل طول پالس و تولید پالس فوق سریع بیشتر تأیید شده است.نتایج تحقیقات مربوطه یک مسیر فنی امکان‌پذیر برای تولید لیزرهای الکترون آزاد کاملاً منسجم در باند زیر نانومتری ارائه می‌کند و یک ابزار تحقیقاتی ایده‌آل برای زمینه‌های اپتیک غیرخطی پرتو ایکس و شیمی فیزیکی فوق‌سریع ارائه می‌دهد.

لیزر الکترون آزاد آبشار هارمونیک اکو عملکرد طیفی بسیار خوبی دارد: تصویر سمت چپ حالت آبشاری معمولی است و تصویر سمت راست حالت آبشار هارمونیک اکو است.

تنظیم طول پالس اشعه ایکس و تولید پالس فوق سریع را می توان با آبشار هارمونیک اکو محقق کرد.