중국과학원 자유전자레이저팀은 완전 응집성 자유전자 레이저 연구에 진전을 이루었습니다.상하이 연X선 자유 전자 레이저 시설을 기반으로 중국이 제안한 에코 고조파 다단계 자유 전자 레이저의 새로운 메커니즘이 성공적으로 검증되었으며 우수한 성능의 연X선 간섭성 방사선을 획득했습니다.최근 이 결과는 에코 활성화된 고조파 다단계 자유 전자 레이저의 Coherent 및 초단 연 X선 펄스라는 제목으로 Optica에 게재되었습니다.
X선 자유 전자 레이저는 세계에서 가장 진보된 광원 중 하나입니다.현재 대부분의 국제 X선 자유 전자 레이저는 자체 증폭 자연 방출 메커니즘(SASE)을 기반으로 하며 SASE는 매우 높은 피크 밝기와 펨토 수준의 초단 펄스 폭 및 기타 뛰어난 성능을 가지고 있지만 SASE 진동 소음으로 인해 방사선 펄스의 일관성과 안정성이 높지 않으며 X선 대역 "레이저"가 아닙니다.국제 자유전자 레이저 분야에서 가장 중요한 개발 방향 중 하나는 기존 레이저 품질로 완전히 간섭성 X선 방사선을 생성하는 것이며, 중요한 방법은 외부 시드 자유 전자 레이저 작동 메커니즘을 사용하는 것입니다.외부 시드 프리 전자 레이저의 방사는 시드 레이저의 특성을 계승하고 외부 펌프 레이저와의 완전한 일관성, 위상 제어 및 정밀한 동기화와 같은 우수한 특성을 갖습니다.그러나 씨드 레이저의 파장과 펄스 폭의 한계로 인해 외부 씨드 프리 전자 레이저의 단파장 범위와 펄스 길이 조정 범위가 제한된다.외부 시드 자유 전자 레이저의 단파장 적용 범위를 더욱 확장하기 위해 최근 몇 년 동안 에코 고조파 생성과 같은 새로운 자유 전자 레이저 작동 모드가 전 세계적으로 활발히 개발되고 있습니다.
외부 종자 없는 전자 레이저는 중국에서 고이득 자유 전자 레이저를 개발하는 주요 기술 경로 중 하나입니다.현재 중국의 4개 고이득 자유 전자 레이저 장치는 모두 외부 시드 작동 모드를 채택했습니다.상하이 심자외선 자유전자 레이저 시설과 상하이 연X선 자유전자 레이저 시설을 기반으로 과학자들은 최초의 국제 에코형 자유 전자 레이저 광 증폭과 최초의 극자외 에코형 자유 전자 레이저 포화 증폭을 연속적으로 달성했습니다.외부 시드 자유 전자 레이저를 단파장으로 더욱 촉진하기 위해 연구팀은 상하이 연X선 자유 전자 레이저 장치에 채택된 에코 고조파 캐스케이드를 갖춘 완전 결맞음 자유 전자 레이저의 새로운 메커니즘을 독립적으로 제안했습니다. 기본 방식을 수립하고 원리 검증부터 연X선 대역의 광증폭까지 전 과정을 완료했다.연구 결과에 따르면 초고속 X선 펄스 진단 기술(https://doi.org/10.1016)의 독자적인 개발 채택을 통해 이 메커니즘은 전통적인 외부 시드 유형 실행 메커니즘과 비교하여 매우 우수한 스펙트럼 특성을 갖는 것으로 나타났습니다. /j.fmre.2022.01.027), 펄스 길이 제어 및 초고속 펄스 생성에서 이 새로운 메커니즘의 탁월한 성능이 더욱 검증되었습니다.관련 연구 결과는 나노미터 이하 대역에서 완전히 결맞는 자유 전자 레이저를 생성하기 위한 실현 가능한 기술 경로를 제공하고 X선 비선형 광학 및 초고속 물리화학 분야에 이상적인 연구 도구를 제공할 것입니다.
에코 고조파 캐스케이드 자유 전자 레이저는 뛰어난 스펙트럼 성능을 가지고 있습니다. 왼쪽 이미지는 기존 캐스케이드 모드이고 오른쪽 이미지는 에코 고조파 캐스케이드 모드입니다.
에코 고조파 캐스케이드를 통해 X선 펄스 길이 조정 및 초고속 펄스 생성 실현 가능
게시 시간: 2023년 10월 8일