Nhóm Laser electron tự do của Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc đã đạt được tiến bộ trong nghiên cứu về laser electron tự do hoàn toàn đồng bộ. Dựa trên Cơ sở Laser electron tự do tia X mềm Thượng Hải, cơ chế mới của laser electron tự do tầng sóng hài hồi âm do Trung Quốc đề xuất đã được xác minh thành công và bức xạ liên kết tia X mềm có hiệu suất tuyệt vời đã được thu được. Gần đây, các kết quả đã được công bố trên Optica với tiêu đề Xung tia X mềm đồng bộ và cực ngắn từ laser electron tự do tầng sóng hài hồi âm.
Laser electron tự do tia X là một trong những nguồn sáng tiên tiến nhất trên thế giới. Hiện nay, hầu hết các laser electron tự do tia X quốc tế đều dựa trên cơ chế phát xạ tự phát tự khuếch đại (SASE), SASE có độ sáng đỉnh rất cao và độ rộng xung cực ngắn ở mức femto và các hiệu suất tuyệt vời khác, nhưng độ rung SASE do nhiễu, độ kết hợp và độ ổn định của xung bức xạ của nó không cao, không phải là "laser" băng tần tia X. Một trong những hướng phát triển quan trọng nhất trong lĩnh vực laser electron tự do quốc tế là tạo ra bức xạ tia X hoàn toàn kết hợp với chất lượng laser thông thường và cách quan trọng là sử dụng cơ chế hoạt động của laser electron tự do hạt giống bên ngoài. Bức xạ của laser electron tự do hạt giống bên ngoài kế thừa các đặc điểm của laser hạt giống và có các đặc điểm tuyệt vời như kết hợp hoàn toàn, kiểm soát 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, phạm vi điều chỉnh bước sóng ngắn và độ dài xung của laser electron tự do hạt giống bên ngoài bị hạn chế. Để mở rộng hơn nữa phạm vi phủ sóng bước sóng ngắn của laser electron tự do hạt giống bên ngoài, các chế độ hoạt động laser electron tự do mới như tạo sóng hài phản hồi đang được phát triển mạnh mẽ trên thế giới trong những năm gần đây.
Laser electron không hạt bên ngoài là một trong những con đường kỹ thuật chính để phát triển laser electron không hạt có độ lợi cao ở Trung Quốc. Hiện tại, cả bốn thiết bị laser electron không hạt có độ lợi cao ở Trung Quốc đều áp dụng chế độ vận hành hạt bên ngoài. Dựa trên Cơ sở laser electron không hạt cực tím sâu Thượng Hải và Cơ sở laser electron không hạt tia X mềm Thượng Hải, các nhà khoa học đã lần lượt đạt được khuếch đại ánh sáng laser electron không hạt loại tiếng vang quốc tế đầu tiên và khuếch đại bão hòa laser electron không hạt loại tiếng vang cực tím đầu tiên. Để thúc đẩy hơn nữa laser electron không hạt bên ngoài đến bước sóng ngắn, nhóm nghiên cứu đã độc lập đề xuất một cơ chế mới của laser electron không hạt hoàn toàn đồng bộ với tầng sóng hài tiếng vang, được thiết bị laser electron không hạt tia X mềm Thượng Hải áp dụng làm sơ đồ cơ bản và hoàn thành toàn bộ quá trình từ xác minh nguyên lý đến khuếch đại ánh sáng trong băng 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 điểm quang phổ rất tuyệt vời, thông qua việc các nhà nghiên cứu áp dụng 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 minh thêm. Các kết quả nghiên cứu có liên quan cung cấp một lộ trình kỹ thuật khả thi để tạo ra các laser electron tự do hoàn toàn đồng bộ 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 electron tự do dạng sóng hài phản xạ có hiệu suất quang phổ tuyệt vời: hình ảnh bên trái là chế độ sóng hài phản xạ thông thường và hình ảnh bên phải là chế độ sóng hài phản xạ
Có thể thực hiện điều chỉnh độ dài xung tia X và tạo xung cực nhanh bằng cách tạo tầng sóng hài hồi âm
Thời gian đăng: 08-10-2023