D'Fräielektronenlaser-Team vun der Chinesescher Akademie vun de Wëssenschaften huet Fortschrëtter an der Fuerschung vu voll kohärenten Fräielektronenlaser gemaach. Baséierend op der Shanghai Soft X-ray Free Electron Laser Facility gouf den neie Mechanismus vum Echo-harmonesche Kaskade-Fräielektronenlaser, dee vu China virgeschloe gouf, erfollegräich verifizéiert, an déi kohärent mëll Röntgenstralung mat exzellenter Leeschtung gouf erreecht. Viru kuerzem goufen d'Resultater an Optica ënnert dem Titel Coherent and ultra-short soft X-ray pulses from echo-enabled harmonic cascade free electron lasers publizéiert.
De Röntgenfräielektronelaser ass eng vun de fortgeschrattsten Liichtquellen op der Welt. Aktuell baséieren déi meescht international Röntgenfräielektronelaser op dem selbstverstäerkende spontane Emissiounsmechanismus (SASE). SASE huet eng ganz héich Spëtzhellegkeet an eng ultrakuerz Pulsbreet op Femto-Niveau an aner exzellent Leeschtungen, awer SASE vibréiert duerch Rauschen, d'Kohärenz an d'Stabilitéit vu sengem Stralungspuls ass net héich, an ass net de Röntgenband-"Laser". Eng vun de wichtegsten Entwécklungsrichtungen am Beräich vum internationale Fräielektronelaser ass d'Generéierung vu voll kohärenter Röntgenstralung mat konventioneller Laserqualitéit, an de wichtege Wee ass d'Benotzung vum externen Seed-Fräielektronelaser-Betribsmechanismus. D'Stralung vum externen Seed-Fräielektronelaser ierft d'Charakteristike vum Seedlaser a weist exzellent Charakteristiken wéi voll Kohärenz, Phasenkontroll a präzis Synchroniséierung mam externen Pompellaser. Wéinst der Limitatioun vun der Wellelängt an der Pulsbreet vum Seedlaser ass awer d'Ofdeckung vun der kuerzer Wellelängt an den Upassungsberäich vun der Pulslängt vum äusseren Seed-Fräielektronelaser limitéiert. Fir d'Kuerzwelleofdeckung vum externen Som-Fräielektronelaser weider auszebauen, ginn an de leschte Joren weltwäit nei Fräielektronelaser-Betribsmodi, wéi z. B. d'Generéierung vun Echoharmoniken, kräfteg entwéckelt.
Externen Som-Fräielektronelaser ass ee vun den Haapttechnesche Weeër fir d'Entwécklung vu Fräielektronelaser mat héijem Verstärkungsgrad a China. Aktuell hunn all véier Fräielektronelasergeräter mat héijem Verstärkungsgrad a China den externen Som-Betribsmodus adoptéiert. Baséierend op der Shanghai Deep Ultraviolet Free Electron Laser Facility an der Shanghai Soft X-ray Free Electron Laser Facility hunn d'Wëssenschaftler hannereneen déi éischt international Echo-Typ Fräielektronelaserliichtverstärkung an déi éischt extrem ultraviolett Echo-Typ Fräielektronelaser-Sättigungsverstärkung erreecht. Fir den externen Som-Fräielektronelaser weider op déi kuerz Wellelängt ze fërderen, huet d'Fuerschungsteam onofhängeg en neie Mechanismus vun engem voll kohärente Fräielektronelaser mat echoharmonescher Kaskad virgeschloen, deen vum Shanghai Soft X-ray Free Electron Laser Gerät als Basisschema ugeholl gouf, an de ganze Prozess vun der Prinzipverifizéierung bis zur Liichtverstärkung am mëllen Röntgenband ofgeschloss huet. D'Fuerschungsresultater weisen, datt dëse Mechanismus am Verglach mam traditionellen externen Som-Typ-Lafmechanismus ganz exzellent spektral Charakteristiken huet. Duerch d'Adoptioun vun de Fuerscher an der onofhängeger Entwécklung vun der ultraschneller Röntgenpulsdiagnostechnologie (https://doi.org/10.1016/j.fmre.2022.01.027) gëtt déi iwwerleeën Leeschtung vun dësem neie Mechanismus bei der Pulslängtenkontroll an der ultraschneller Pulsgeneréierung weider verifizéiert. Déi relevant Fuerschungsresultater bidden e machbare technesche Wee fir d'Generatioun vu voll kohärente Fräielektronelaser am Subnanometerband a wäerten en idealt Fuerschungsinstrument fir d'Beräicher vun der netlinearer Röntgenoptik an der ultraschneller physikalescher Chimie duerstellen.
De fräien Elektronelaser mat Echo-Harmonik-Kaskade huet eng exzellent Spektralleistung: dat lénkst Bild ass de konventionelle Kaskademodus, an dat rietst Bild ass den Echo-Harmonik-Kaskademodus.
Upassung vun der Röntgenpulslängt an ultraschnell Pulsgeneratioun kënnen duerch Echo-harmonesch Kaskad realiséiert ginn
Zäitpunkt vun der Verëffentlechung: 08. Oktober 2023