Хятадын Шинжлэх Ухааны Академийн Чөлөөт электрон лазерын баг бүрэн когерент чөлөөт электрон лазерын судалгаанд ахиц дэвшил гаргасан. Шанхайн Зөөлөн Рентген Цацраг Чөлөөт Электрон Лазерын Байгууламжид үндэслэн Хятадын санал болгосон цуурай гармоник каскадын чөлөөт электрон лазерын шинэ механизмыг амжилттай баталгаажуулж, маш сайн гүйцэтгэлтэй зөөлөн рентген когерент цацрагийг олж авсан. Саяхан үр дүнг нь Optica сэтгүүлд "Цуураа идэвхжүүлсэн гармоник каскадын чөлөөт электрон лазераас гаргаж авсан когерент ба хэт богино зөөлөн рентген импульс" гэсэн гарчигтайгаар нийтэлсэн.
Рентген туяаны чөлөөт электрон лазер нь дэлхийн хамгийн дэвшилтэт гэрлийн эх үүсвэрүүдийн нэг юм. Одоогийн байдлаар олон улсын рентген туяаны чөлөөт электрон лазеруудын ихэнх нь өөрөө олшруулдаг аяндаа ялгарах механизм (SASE) дээр суурилдаг бөгөөд SASE нь маш өндөр оргил гэрэлтэлттэй, фемто түвшний хэт богино импульсийн өргөнтэй гэх мэт маш сайн гүйцэтгэлтэй боловч SASE нь дуу чимээнээс үүдэлтэй чичиргээ, цацрагийн импульсийн уялдаа холбоо, тогтвортой байдал өндөр биш бөгөөд рентген зурвасын "лазер" биш юм. Олон улсын чөлөөт электрон лазерын салбарын хамгийн чухал хөгжлийн чиглэлүүдийн нэг бол уламжлалт лазерын чанартай бүрэн уялдаа холбоотой рентген цацраг үүсгэх явдал бөгөөд чухал арга бол гадаад үрийн чөлөөт электрон лазерын ажиллах механизмыг ашиглах явдал юм. Гадаад үрийн чөлөөт электрон лазерын цацраг нь үрийн лазерын шинж чанарыг өвлөн авдаг бөгөөд бүрэн уялдаа холбоо, фазын хяналт, гадаад шахуургын лазертай нарийн синхрончлол зэрэг маш сайн шинж чанартай байдаг. Гэсэн хэдий ч үрийн лазерын долгионы урт болон импульсийн өргөний хязгаарлалтаас шалтгаалан гаднах үрийн чөлөөт электрон лазерын богино долгионы хамрах хүрээ болон импульсийн уртыг тохируулах хүрээ хязгаарлагдмал байдаг. Гадны үрийн чөлөөт электрон лазерын богино долгионы хамрах хүрээг цаашид өргөжүүлэхийн тулд цуурай гармоник үүсгэх зэрэг шинэ чөлөөт электрон лазерын ажиллах горимуудыг сүүлийн жилүүдэд дэлхий даяар эрчимтэй хөгжүүлж байна.
Гадаад үрийн чөлөөт электрон лазер нь Хятадад өндөр ашигт чөлөөт электрон лазерыг хөгжүүлэх гол техникийн замуудын нэг юм. Одоогийн байдлаар Хятадад өндөр ашигт чөлөөт электрон лазерын дөрвөн төхөөрөмж бүгд гадаад үрийн ажиллагааны горимыг нэвтрүүлсэн. Шанхайн гүн хэт ягаан туяаны чөлөөт электрон лазерын байгууламж болон Шанхайн зөөлөн рентген туяаны чөлөөт электрон лазерын байгууламжид үндэслэн эрдэмтэд анхны олон улсын цуурай хэлбэрийн чөлөөт электрон лазерын гэрлийн олшруулалт болон анхны хэт хэт ягаан туяаны цуурай хэлбэрийн чөлөөт электрон лазерын ханалтын олшруулалтад дараалан хүрсэн. Гадаад үрийн чөлөөт электрон лазерыг богино долгионы уртад цаашид сурталчлахын тулд судалгааны баг цуурай гармоник каскадтай бүрэн когерент чөлөөт электрон лазерын шинэ механизмыг бие даан санал болгосон бөгөөд үүнийг Шанхайн зөөлөн рентген туяаны чөлөөт электрон лазерын төхөөрөмж үндсэн схем болгон ашиглаж, зарчим баталгаажуулалтаас эхлээд зөөлөн рентген зурвасын гэрлийн олшруулалт хүртэлх бүх үйл явцыг дуусгасан. Судалгааны үр дүнгээс харахад уламжлалт гадаад үрийн хэлбэрийн гүйлтийн механизмтай харьцуулахад энэхүү механизм нь маш сайн спектрийн шинж чанартай бөгөөд судлаачдын хэт хурдан рентген импульсийн оношлогооны технологийг бие даан хөгжүүлэх аргыг (https://doi.org/10.1016/j.fmre.2022.01.027) нэвтрүүлснээр импульсийн уртыг хянах, хэт хурдан импульс үүсгэхэд энэхүү шинэ механизмын гүйцэтгэл илүү сайн болохыг баталгаажуулсан болно. Холбогдох судалгааны үр дүн нь нанометрийн бус зурваст бүрэн когерент чөлөөт электрон лазер үүсгэх боломжтой техникийн замыг бий болгож, рентген шугаман бус оптик болон хэт хурдан физик химийн салбарт хамгийн тохиромжтой судалгааны хэрэгслийг бүрдүүлэх болно.
Цуурай гармоник каскадын чөлөөт электрон лазер нь маш сайн спектрийн гүйцэтгэлтэй: зүүн талын зураг нь уламжлалт каскадын горим, баруун талын зураг нь цуурай гармоник каскадын горим юм.
Рентген импульсийн уртыг тохируулах болон хэт хурдан импульс үүсгэхийг цуурай гармоник каскад ашиглан хийж болно
Нийтэлсэн цаг: 2023 оны 10-р сарын 8