Ang pangkat ng Free electron Laser ng Chinese Academy of Sciences ay nakagawa ng progreso sa pananaliksik ng mga ganap na coherent free 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 Tsina ay matagumpay na na-verify, at ang soft X-ray coherent radiation na may mahusay na pagganap ay nakuha. Kamakailan lamang, ang mga resulta ay inilathala sa Optica sa ilalim ng pamagat na Coherent and ultra-short soft X-ray pulses from echo-enabled harmonic cascade free electron lasers.
Ang X-ray free electron laser ay isa sa mga pinaka-modernong pinagmumulan ng liwanag sa mundo. Sa kasalukuyan, karamihan sa mga internasyonal na X-ray free electron laser ay batay sa self-amplifying spontaneous emission mechanism (SASE). Ang SASE ay may napakataas na peak brightness at femto level ultra-short pulse width at iba pang mahusay na pagganap. Ngunit ang SASE vibration dahil sa ingay, ang coherence at stability ng radiation pulse nito ay hindi mataas, at hindi ito ang X-ray band "laser". Isa sa pinakamahalagang direksyon ng pag-unlad sa larangan ng internasyonal na free electron laser ay ang pagbuo ng ganap na coherent X-ray radiation na may conventional laser quality, at ang mahalagang paraan ay ang paggamit ng external seed free electron laser operating mechanism. Ang radiation ng external seed free electron laser ay nagmamana ng mga katangian ng seed laser, at may mahusay na mga katangian tulad ng full coherence, phase control at precise synchronization sa external pump laser. Gayunpaman, dahil sa limitasyon ng wavelength at pulse width ng seed laser, limitado ang short wavelength coverage at pulse length adjustment range ng outer seed free electron laser. Upang higit pang mapalawak ang saklaw ng short wavelength ng external seed free electron laser, ang mga bagong operating mode ng free electron laser tulad ng echo harmonic generation ay masiglang binuo sa mundo nitong mga nakaraang taon.
Ang external seed free electron laser ay isa sa mga pangunahing teknikal na ruta upang makabuo ng high gain free electron laser sa Tsina. Sa kasalukuyan, ang lahat ng apat na high gain free electron laser device sa Tsina ay gumamit 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 internasyonal na echo type free electron laser light amplification at ang unang extreme ultraviolet echo type free electron laser saturation amplification. Upang higit pang maisulong ang external seed free electron laser sa maikling wavelength, ang pangkat ng pananaliksik ay nakapag-iisa na nagpanukala ng isang bagong mekanismo ng ganap na coherent free electron laser na may echo harmonic cascade, na ginamit ng Shanghai Soft X-ray Free electron Laser device bilang pangunahing pamamaraan, at kinumpleto ang buong proseso mula sa principle verification hanggang sa light amplification sa soft X-ray band. Ipinapakita ng mga resulta ng pananaliksik na kumpara sa tradisyonal na mekanismo ng pagpapatakbo na uri ng panlabas na binhi, ang mekanismong ito ay may napakahusay na mga katangiang spectral, sa pamamagitan ng pag-aampon ng mga mananaliksik ng malayang pagpapaunlad ng ultrafast X-ray pulse diagnosis technology (https://doi.org/10.1016/j.fmre.2022.01.027), ang superior na pagganap ng bagong mekanismong ito sa pagkontrol ng haba ng pulso at ultrafast pulse generation ay higit pang napatunayan. Ang mga kaugnay na resulta ng pananaliksik ay nagbibigay ng isang magagawang teknikal na ruta para sa pagbuo ng ganap na coherent free electron lasers sa subnanometer band, at magbibigay ng isang mainam na kagamitan 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 pagsasaayos ng haba ng pulso ng X-ray at ultrafast na pagbuo ng pulso ay maaaring maisakatuparan sa pamamagitan ng echo harmonic cascade
Oras ng pag-post: Oktubre-08-2023