Ekipa laserja prostih elektronov Kitajske akademije znanosti je napredovala pri raziskavah popolnoma koherentnih laserjev prostih elektronov.Na podlagi Shanghai Soft X-ray Free Electron Laser Facility je bil nov mehanizem odmevnega harmoničnega kaskadnega brezelektronskega laserja, ki ga predlaga Kitajska, uspešno preverjen in pridobljeno je bilo mehko rentgensko koherentno sevanje z odlično zmogljivostjo.Pred kratkim so bili rezultati objavljeni v Optici pod naslovom Koherentni in ultra-kratki mehki rentgenski impulzi iz harmoničnih kaskadnih brezelektronskih laserjev, ki podpirajo odmev.
Rentgenski laser brez elektronov je eden najnaprednejših virov svetlobe na svetu.Trenutno večina mednarodnih rentgenskih laserjev s prostimi elektroni temelji na mehanizmu samoojačevalne spontane emisije (SASE), SASE ima zelo visoko najvišjo svetlost in femto nivo ultra kratke impulzne širine ter druge odlične zmogljivosti, vendar vibracije SASE zaradi hrupa koherenca in stabilnost njegovega sevalnega impulza nista visoki, ni "laser" rentgenskega pasu.Ena najpomembnejših razvojnih usmeritev na področju mednarodnega laserja s prostimi elektroni je ustvarjanje popolnoma koherentnega rentgenskega sevanja s konvencionalno kakovostjo laserja, pomemben način pa je uporaba zunanjega mehanizma za delovanje laserja s prostimi elektroni.Sevanje zunanjega začetnega laserja s prostimi elektroni podeduje značilnosti začetnega laserja in ima odlične lastnosti, kot so popolna koherenca, fazni nadzor in natančna sinhronizacija z zunanjim črpalnim laserjem.Vendar pa sta zaradi omejitve valovne dolžine in širine impulza začetnega laserja pokritost kratke valovne dolžine in območje nastavitve dolžine impulza zunanjega začetnega laserja s prostimi elektroni omejena.Da bi dodatno razširili pokritost s kratkimi valovnimi dolžinami zunanjega začetnega laserja s prostimi elektroni, se v zadnjih letih v svetu intenzivno razvijajo novi načini delovanja laserja s prostimi elektroni, kot je generiranje harmoničnih odmevov.
Zunanji začetni laser brez elektronov je ena glavnih tehničnih poti za razvoj laserja brez elektronov z visokim ojačenjem na Kitajskem.Trenutno so vse štiri laserske naprave brez elektronov z visokim dobitkom na Kitajskem sprejele zunanji način delovanja semena.Na podlagi Shanghai Deep Ultraviolet Free Electronics Laser Facility in Shanghai Soft X-ray Free Electron Laser Facility so znanstveniki zaporedno dosegli prvo mednarodno lasersko ojačitev svetlobe s prostimi elektroni brez odmeva in prvo ekstremno lasersko ojačanje z laserjem brez ultravijoličnega odmeva.Za nadaljnjo promocijo zunanjega semenskega laserja s prostimi elektroni na kratke valovne dolžine je raziskovalna skupina neodvisno predlagala nov mehanizem popolnoma koherentnega laserja s prostimi elektroni s kaskado harmoničnih odmevov, ki ga je sprejela šanghajska naprava za mehki rentgenski laser s prostimi elektroni kot osnovno shemo in dokončal celoten postopek od verifikacije principa do ojačanja svetlobe v mehkem rentgenskem pasu.Rezultati raziskave kažejo, da ima ta mehanizem v primerjavi s tradicionalnim mehanizmom za tek z zunanjim semenom zelo odlične spektralne lastnosti s sprejetjem raziskovalcev neodvisnega razvoja ultrahitre diagnostične tehnologije z rentgenskimi žarki (https://doi.org/10.1016 /j.fmre.2022.01.027), dodatno je preverjena vrhunska zmogljivost tega novega mehanizma pri nadzoru dolžine impulza in ultrahitrem ustvarjanju impulza.Ustrezni rezultati raziskav zagotavljajo izvedljivo tehnično pot za generiranje popolnoma koherentnih laserjev prostih elektronov v subnanometrskem pasu in bodo zagotovili idealno raziskovalno orodje za področja rentgenske nelinearne optike in ultra hitre fizikalne kemije.
Odmevni harmonični kaskadni laser brez elektronov ima odlično spektralno zmogljivost: leva slika je običajni kaskadni način, desna slika pa odmevni harmonični kaskadni način
Prilagoditev dolžine rentgenskega impulza in ultra hitro generiranje impulza je mogoče realizirati s harmonično kaskado odmeva
Čas objave: 8. oktober 2023