Nhóm Laser electron tự do của Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc đã đạt được tiến bộ trong nghiên cứu laser electron tự do kết hợp hoàn toàn. Dựa trên Cơ sở Laser điện tử tự do tia X mềm Thượng Hải, cơ chế mới của laser điện tử tự do theo tầng sóng hài do Trung Quốc đề xuất đã được xác minh thành công và đã thu được bức xạ kết hợp tia X mềm với hiệu suất tuyệt vời. Gần đây, các kết quả đã được công bố trên Optica với tiêu đề Các xung tia X mềm cực ngắn và mạch lạc từ các tia laser điện tử tự do xếp tầng hài hòa hỗ trợ tiếng vang.
Laser điện tử không tia X là một trong những nguồn sáng tiên tiến nhất trên thế giới. Hiện nay, hầu hết các laser điện tử không tia X quốc tế đều dựa trên cơ chế phát xạ tự phát tự khuếch đại (SASE), SASE có độ sáng cực đại rất cao và độ rộng xung cực ngắn ở mức femto và hiệu suất tuyệt vời khác, nhưng độ rung SASE do nhiễu nên độ kết hợp và ổn định của xung bức xạ của nó không cao, không phải là dải tia X “laser”. Một trong những hướng phát triển quan trọng nhất trong lĩnh vực laser điện tử tự do quốc tế là tạo ra bức xạ tia X kết hợp hoàn toàn với chất lượng laser thông thường, và cách quan trọng là sử dụng cơ chế vận hành laser điện tử không có hạt bên ngoài. Bức xạ của laser điện tử không có hạt bên ngoài kế thừa các đặc tính của laser hạt giống và có các đặc tính tuyệt vời như kết hợp hoàn toàn, điều khiển pha và đồng bộ hóa chính xác với laser bơm bên ngoài. Tuy nhiên, do hạn chế về bước sóng và độ rộng xung của laser hạt giống, nên phạm vi bao phủ bước sóng ngắn và phạm vi điều chỉnh độ dài xung của laser điện tử không có hạt bên ngoài bị hạn chế. Để mở rộng hơn nữa phạm vi phủ sóng bước sóng ngắn của laser điện tử không có hạt bên ngoài, các chế độ hoạt động của laser điện tử tự do mới như tạo sóng hài đang được phát triển mạnh mẽ trên thế giới trong những năm gần đây.
Laser điện tử không có hạt bên ngoài là một trong những con đường kỹ thuật chính để phát triển laser điện tử tự do có mức tăng cao ở Trung Quốc. Hiện tại, cả bốn thiết bị laser điện tử tự do có mức tăng cao ở Trung Quốc đều áp dụng chế độ vận hành hạt giống bên ngoài. Dựa trên Cơ sở Laser điện tử tự do tia cực tím sâu Thượng Hải và Cơ sở Laser điện tử không tia X mềm Thượng Hải, các nhà khoa học đã liên tiếp đạt được sự khuếch đại ánh sáng laser điện tử tự do loại tiếng vang quốc tế đầu tiên và sự khuếch đại bão hòa laser điện tử tự do loại tiếng vang cực tím đầu tiên. Để thúc đẩy hơn nữa laser điện tử không có hạt bên ngoài đến bước sóng ngắn, nhóm nghiên cứu đã độc lập đề xuất một cơ chế mới của laser điện tử tự do kết hợp hoàn toàn với tầng sóng hài, được áp dụng bởi thiết bị Laser điện tử không tia X mềm Thượng Hải như sơ đồ cơ bản và hoàn thành toàn bộ quá trình từ xác minh nguyên lý đến khuếch đại ánh sáng trong dải tia X mềm. Kết quả nghiên cứu cho thấy so với cơ chế chạy loại hạt bên ngoài truyền thống, cơ chế này có đặc tính quang phổ rất xuất sắc, thông qua việc áp dụng các nhà nghiên cứu phát triển độc lập công nghệ chẩn đoán xung tia X cực nhanh (https://doi.org/10.1016 /j.fmre.2022.01.027), Hiệu suất vượt trội của cơ chế mới này trong việc kiểm soát độ dài xung và tạo xung cực nhanh được xác nhận thêm. Các kết quả nghiên cứu có liên quan cung cấp một lộ trình kỹ thuật khả thi để tạo ra các tia laser điện tử tự do kết hợp hoàn toàn trong dải dưới nanomet và sẽ cung cấp một công cụ nghiên cứu lý tưởng cho các lĩnh vực quang học phi tuyến tia X và hóa học vật lý cực nhanh.
Laser điện tử tự do theo tầng sóng hài bậc vang có hiệu suất quang phổ tuyệt vời: hình ảnh bên trái là chế độ xếp tầng thông thường và hình ảnh bên phải là chế độ tầng tầng sóng hài
Có thể thực hiện điều chỉnh độ dài xung tia X và tạo xung cực nhanh bằng tầng sóng hài
Thời gian đăng: Oct-08-2023