Каманда па лазерах на свабодных электронах Кітайскай акадэміі навук дасягнула прагрэсу ў даследаванні цалкам кагерэнтных лазераў на свабодных электронах. На базе Шанхайскай устаноўкі для лазераў на свабодных электронах мяккага рэнтгенаўскага выпраменьвання быў паспяхова правераны новы механізм лазера на свабодных электронах з гарманічным каскадам рэха, прапанаваны Кітаем, і было атрымана кагерэнтнае выпраменьванне мяккага рэнтгенаўскага выпраменьвання з выдатнымі характарыстыкамі. Нядаўна вынікі былі апублікаваныя ў часопісе Optica пад назвай «Кагерэнтныя і ультракароткія мяккія рэнтгенаўскія імпульсы з лазераў на свабодных электронах з гарманічным каскадам рэха».
Рэнтгенаўскі лазер на свабодных электронах з'яўляецца адной з самых перадавых крыніц святла ў свеце. У цяперашні час большасць міжнародных рэнтгенаўскіх лазераў на свабодных электронах заснаваныя на механізме самаўзмацняльнага спантаннага выпраменьвання (SASE). SASE мае вельмі высокую пікавую яркасць і фемта-ўзровень, ультракароткі імпульс і іншыя выдатныя характарыстыкі, але вібрацыя SASE з-за шуму, кагерэнтнасць і стабільнасць яго імпульсу выпраменьвання невысокія, таму гэта не рэнтгенаўскі дыяпазонны "лазер". Адным з найважнейшых напрамкаў развіцця ў галіне міжнародных лазераў на свабодных электронах з'яўляецца стварэнне цалкам кагерэнтнага рэнтгенаўскага выпраменьвання з якасцю звычайнага лазера, і важным спосабам з'яўляецца выкарыстанне механізму працы знешняга лазера на свабодных электронах з пачатковым выпраменьваннем. Выпраменьванне знешняга лазера на свабодных электронах наследуе характарыстыкі пачатковага лазера і мае выдатныя характарыстыкі, такія як поўная кагерэнтнасць, фазавае кіраванне і дакладная сінхранізацыя з знешнім лазерам накачкі. Аднак з-за абмежаванняў даўжыні хвалі і шырыні імпульсу пачатковага лазера, ахоп кароткіх хваль і дыяпазон рэгулявання даўжыні імпульсу знешняга лазера на свабодных электронах з пачатковым выпраменьваннем абмежаваны. Для далейшага пашырэння ахопу кароткіх хваль знешняга лазера на свабодных электронах у апошнія гады ў свеце актыўна распрацоўваюцца новыя рэжымы працы лазера на свабодных электронах, такія як генерацыя рэха-гармонік.
Знешні лазер на свабодных электронах з высокім каэфіцыентам узмацнення з'яўляецца адным з асноўных тэхнічных шляхоў распрацоўкі лазера на свабодных электронах з высокім каэфіцыентам узмацнення ў Кітаі. У цяперашні час усе чатыры прылады лазера на свабодных электронах з высокім каэфіцыентам узмацнення ў Кітаі выкарыстоўваюць рэжым знешняга лазера на свабодных электронах. На аснове Шанхайскай устаноўкі глыбокага ультрафіялетавага лазера на свабодных электронах і Шанхайскай устаноўкі лазера на свабодных электронах мяккага рэнтгенаўскага выпраменьвання навукоўцы паслядоўна дасягнулі першага міжнароднага ўзмацнення святла лазера на свабодных электронах тыпу рэха і першага ўзмацнення насычэння лазера на свабодных электронах тыпу экстрэмальнага ультрафіялетавага выпраменьвання. Для далейшага прасоўвання знешняга лазера на свабодных электронах з пачаткам кароткай даўжыні хвалі даследчая група незалежна прапанавала новы механізм цалкам кагерэнтнага лазера на свабодных электронах з каскадам гарманік рэха, які быў прыняты Шанхайскай устаноўкай лазера на свабодных электронах мяккага рэнтгенаўскага выпраменьвання ў якасці базавай схемы і завяршыў увесь працэс ад праверкі прынцыпаў да ўзмацнення святла ў дыяпазоне мяккага рэнтгенаўскага выпраменьвання. Вынікі даследавання паказваюць, што ў параўнанні з традыцыйным механізмам знешняга тыпу запуску, гэты механізм мае вельмі выдатныя спектральныя характарыстыкі, дзякуючы ўкараненню даследчыкамі незалежнай распрацоўкі тэхналогіі звышхуткай рэнтгенаўскай імпульснай дыягностыкі (https://doi.org/10.1016/j.fmre.2022.01.027). Высокая прадукцыйнасць гэтага новага механізму ў кіраванні працягласцю імпульсу і генерацыі звышхуткіх імпульсаў дадаткова пацвярджаецца. Адпаведныя вынікі даследавання забяспечваюць магчымы тэхнічны шлях для генерацыі цалкам кагерэнтных лазераў на свабодных электронах у субнанаметровым дыяпазоне і стануць ідэальным даследчым інструментам для абласцей рэнтгенаўскай нелінейнай оптыкі і звышхуткай фізічнай хіміі.
Каскадны лазер на свабодных электронах з рэха-гармонікамі мае выдатныя спектральныя характарыстыкі: левы малюнак — гэта звычайны каскадны рэжым, а правы — каскадны рэжым з рэха-гармонікамі.
Рэгуляванне працягласці рэнтгенаўскага імпульсу і генерацыя звышхуткіх імпульсаў могуць быць рэалізаваны з дапамогай каскаду рэха-гармонік
Час публікацыі: 08 кастрычніка 2023 г.