Ang pag-unlad ay ginawa sa pag-aaral ng ganap na magkakaugnay na libreng electron laser

Ang koponan ng Libreng electron Laser ng Chinese Academy of Sciences ay gumawa ng pag-unlad sa pagsasaliksik ng ganap na magkakaugnay na mga libreng electron laser. Batay sa Shanghai Soft X-ray Free Electron Laser Facility, ang bagong mekanismo ng echo harmonic cascade free electron laser na iminungkahi ng China ay matagumpay na na-verify, at ang malambot na X-ray coherent radiation na may mahusay na pagganap ay nakuha. Kamakailan, Ang mga resulta ay nai-publish sa Optica sa ilalim ng pamagat na Coherent at ultra-short soft X-ray pulses mula sa echo-enabled harmonic cascade free electron lasers.

Ang X-ray free electron laser ay isa sa mga pinaka-advanced na light source sa mundo. Sa kasalukuyan, karamihan sa mga internasyonal na X-ray free electron lasers ay batay sa self-amplifying spontaneous emission mechanism (SASE), ang SASE ay may napakataas na peak brightness at femto level na ultra-short pulse width at iba pang mahusay na performance, ngunit SASE vibration sa pamamagitan ng ingay, ang pagkakaugnay-ugnay at katatagan ng pulso ng radiation nito ay hindi mataas, ay hindi ang X-ray band na "laser". Ang isa sa pinakamahalagang direksyon sa pag-unlad sa larangan ng internasyonal na libreng electron laser ay upang makabuo ng ganap na magkakaugnay na X-ray radiation na may maginoo na kalidad ng laser, at ang mahalagang paraan ay ang paggamit ng external seed free electron laser operating mechanism. Ang radiation ng panlabas na seed free electron laser ay nagmamana ng mga katangian ng seed laser, at may mahusay na mga katangian tulad ng ganap na pagkakaugnay-ugnay, phase control at tumpak na pag-synchronize sa panlabas na pump laser. Gayunpaman, dahil sa limitasyon ng wavelength at pulse width ng seed laser, ang maikling wavelength coverage at pulse length adjustment range ng outer seed free electron laser ay limitado. Upang higit pang palawakin ang maikling wavelength na saklaw ng panlabas na seed free electron laser, ang mga bagong free electron laser operating mode tulad ng echo harmonic generation ay masiglang binuo sa mundo sa mga nakaraang taon.

Ang panlabas na seed free electron laser ay isa sa mga pangunahing teknikal na ruta upang bumuo ng mataas na makakuha ng libreng electron laser sa China. Sa kasalukuyan, lahat ng apat na high gain free electron laser device sa China ay nagpatibay ng external seed operation mode. Batay sa Shanghai Deep Ultraviolet Free electron Laser Facility at sa Shanghai Soft X-ray Free Electron Laser Facility, sunud-sunod na nakamit ng mga siyentipiko ang unang international echo type na libreng electron laser light amplification at ang unang extreme ultraviolet echo type na libreng electron laser saturation amplification. Upang higit pang maisulong ang panlabas na seed free electron laser sa maikling wavelength, ang pangkat ng pananaliksik ay nakapag-iisa na nagmungkahi ng isang bagong mekanismo ng ganap na magkakaugnay na libreng electron laser na may echo harmonic cascade, na pinagtibay ng Shanghai Soft X-ray Free electron Laser device bilang ang pangunahing pamamaraan, at nakumpleto ang buong proseso mula sa pag-verify ng prinsipyo hanggang sa light amplification sa malambot na X-ray band. Ang mga resulta ng pananaliksik ay nagpapakita na kung ihahambing sa tradisyonal na panlabas na uri ng binhi na tumatakbong mekanismo, ang mekanismong ito ay may napakahusay na parang multo na mga katangian, sa pamamagitan ng pag-ampon ng mga mananaliksik ng independiyenteng pag-unlad ng ultrafast X-ray pulse diagnosis na teknolohiya (https://doi.org/10.1016 /j.fmre.2022.01.027), Ang higit na mahusay na pagganap ng bagong mekanismong ito sa kontrol sa haba ng pulso at ultrafast na henerasyon ng pulso ay higit na napatunayan. Ang mga nauugnay na resulta ng pananaliksik ay nagbibigay ng isang posibleng teknikal na ruta para sa pagbuo ng ganap na magkakaugnay na libreng electron laser sa subnanometer band, at magbibigay ng perpektong tool sa pananaliksik para sa mga larangan ng X-ray nonlinear optics at ultrafast physical chemistry.

Ang echo harmonic cascade free electron laser ay may mahusay na spectral performance: ang kaliwang imahe ay ang conventional cascade mode, at ang kanang imahe ay ang echo harmonic cascade mode

Ang X-ray pulse length adjustment at ultrafast pulse generation ay maisasakatuparan sa pamamagitan ng echo harmonic cascade