Mae tîm laser electron rhydd Sefydliad Astudiaethau Uwch Shanghai yr Academi Gwyddorau Tsieineaidd wedi gwneud cynnydd yn yr ymchwil i laserau electronau rhydd cwbl gydlynol. Yn seiliedig ar y ddyfais laser pelydr-X meddal Shanghai rhad ac am ddim-electron, mae'r mecanwaith newydd o laser rhydd-electron rhaeadru eco-harmonig a gynigiwyd gan Tsieina wedi'i ddilysu'n llwyddiannus ac mae'r pelydr-X meddal ymbelydredd cydlynol gyda pherfformiad rhagorol received.The ymchwil perthnasol cyhoeddwyd canlyniadau yn ddiweddar yn Optica o dan y teitl Curiadau pelydr-X meddal cydlynol a hynod fyr o laserau electronau rhydd rhaeadru harmonig adlais.
Mae'r laser electron pelydr-X yn un o'r gosodiadau gwyddoniaeth mawr ffynhonnell golau mwyaf datblygedig yn y byd. Mae'r mwyafrif helaeth o laserau electron pelydr-X rhyngwladol yn seiliedig ar y mecanwaith ymbelydredd digymell hunan-chwyddo (SASE), mae gan SASE disgleirdeb brig uchel iawn a lled pwls uwch-fyr femtosecond a pherfformiad rhagorol arall, ond mae SASE gan y dirgryniad sŵn , nid yw ei gydlyniad pwls ymbelydredd a sefydlogrwydd yn uchel, nid yw'r band pelydr-X "laser" eto. Un o'r datblygiadau rhyngwladol pwysicaf ym maes laserau electron rhad ac am ddim yw cynhyrchu ymbelydredd pelydr-X cwbl gydlynol gydag ansawdd laser confensiynol, a ffordd bwysig o wneud hyn yw defnyddio mecanwaith gweithredu laser electron rhydd o hadau allanol. Mae ymbelydredd y laser electron rhydd wedi'i hadu allanol yn etifeddu nodweddion y laser hadau, gyda nodweddion rhagorol megis cydlyniad llawn, rheolaeth cyfnod a chydamseru manwl gywir â'r laser sy'n cael ei bwmpio'n allanol. Fodd bynnag, mae cwmpas tonfedd fer ac ystod addasu hyd pwls y laser electron rhydd allanol wedi'i gyfyngu gan donfedd a lled curiad y galon y laser hadau. Er mwyn ymestyn cwmpas tonfedd fer y laser electron rhydd o hadau allanol ymhellach, mae dulliau gweithredu laser electron rhydd newydd fel cynhyrchu eco-harmonig yn cael eu datblygu'n egnïol yn rhyngwladol yn ystod y blynyddoedd diwethaf.
Mae'r laser electron rhad ac am ddim math hadau allanol yn un o'r prif lwybrau technegol ar gyfer datblygu laserau electron rhad ac am ddim ennill uchel yn Tsieina, ac ar hyn o bryd mae pob un o'r pedwar dyfais laser electron rhad ac am ddim enillion uchel yn Tsieina wedi mabwysiadu'r modd gweithredu hadau allanol. Yn seiliedig ar Uned Laser Electron Rhydd Ultraviolet Deep Shanghai ac Uned Laser Electron Rhydd Pelydr-X Meddal Shanghai, mae gwyddonwyr wedi cyflawni ymhelaethiad allyriadau laser electron rhad ac am ddim eco-fath cyntaf y byd a'r ymhelaethiad dirlawnder laser electron electron rhad ac am ddim cyntaf yn y eithafol. band uwchfioled. Er mwyn symud y laser electron rhad ac am ddim math o hadau allanol ymhellach i donfeddi byrrach, cynigiodd y tîm ymchwil yn annibynnol fecanwaith newydd o laser electron rhad ac am ddim cwbl gydlynol gyda rhaeadru harmonig adlais, a fabwysiadwyd fel y cynllun sylfaenol gan laser electron pelydr-X meddal Shanghai. dyfais, a chwblhaodd y broses gyfan o'r prawf egwyddor i'r band pelydr-X meddal sy'n mynd allan ymhelaethiad golau. Mae'r canlyniadau'n dangos bod gan y mecanwaith newydd hwn briodweddau sbectrol uwchraddol iawn o'i gymharu â'r mecanwaith gweithredu math hadau alldarddol confensiynol, sy'n cael ei ddilysu ymhellach o ran rheoli hyd curiad y galon a chynhyrchu pwls cyflym iawn trwy ddefnyddio pwls pelydr-X tra-gyflym hunanddatblygedig yr ymchwilwyr. techneg ddiagnostig ( https://doi.org/10.1016/j.fmre.2022.01.027 ). Mae perfformiad uwch y mecanwaith newydd hwn o ran rheoli hyd curiad y galon a chynhyrchu pwls gwibgyswllt wedi'i ddangos ymhellach trwy ddefnyddio techneg diagnostig pwls pelydr-X tra-gyflym a ddatblygwyd yn fewnol. Mae canlyniadau'r ymchwil yn darparu llwybr ymarferol ar gyfer cynhyrchu laserau electron rhydd cwbl gydlynol ar donfeddi is-nanomedr a bydd yn darparu offer ymchwil delfrydol ar gyfer meysydd opteg aflinol pelydr-X a ffisicocemeg tra chyflym.
Mae gosodiad FERMI-FEL Eidalaidd a gosodiad SwissFEL yn y Swistir ar hyn o bryd yn cynnig cynlluniau i wella eu perfformiad ymbelydredd ymhellach gan ddefnyddio'r mecanwaith newydd hwn. Cefnogwyd y gwaith ymchwil gan Raglen Ymchwil a Datblygu Allweddol Genedlaethol Tsieina, Rhaglen y Gronfa Ieuenctid Rhagorol Genedlaethol, Sefydliad Cenedlaethol Gwyddoniaeth Naturiol Tsieina a Rhaglen Talent Shanghai.
Laser rhydd-electron rhaeadru eco-harmonig gyda pherfformiad sbectrol rhagorol: modd rhaeadru confensiynol ar y chwith, modd rhaeadru eco-harmonig ar y dde.
Rhaeadr harmonig adlais ar gyfer addasu hyd pwls pelydr-X a chynhyrchu pwls gwibgyswllt.
