Свободно-електронният лазерен екип на Шанхайския институт за напреднали изследвания на Китайската академия на науките е постигнал напредък в изследванията на напълно съгласувани свободно-електронни лазери. Въз основа на шанхайската мека рентгенова свободно-електронна лазерно устройство, новият механизъм на ехо-хармоничен каскаден свободно-електронен лазер, предложен от Китай, е успешно проверен и се получава меката рентгенова съгласувана радиация с отлична производителност. Съответните резултати от изследванията наскоро бяха публикувани в Оптика под заглавието Кохерентен и ултра-кратки меки рентгенови импулси от ехо активирани хармонични каскадни свободно-електронни лазери.
Рентгеновият безплатен електронен лазер е един от най-модерните светлинни източници големи научни инсталации в света. По-голямата част от международните рентгенови безплатни електронни лазери се основават на самоусилващия се механизъм за спонтанно лъчение (SASE), SASE има много висока пикова яркост и фемтосеканд ултракъса ширина на пулса и друга отлична производителност, Но SASE от вибрацията на шума, неговата радиационна импулсна съгласуваност и стабилност не е висока, но все още не рентгеновата лента "лазер". Едно от най-важните международни разработки в областта на безплатните електрони лазери е генерирането на напълно съгласувана рентгенова радиация с конвенционално качество на лазера и важен начин да направите това е да използвате външен вид семена безплатен електронен лазерен оперативен механизъм. Излъчването на външния посят свободноелектронен лазер наследява характеристиките на лазера на семената, с отлични характеристики като пълна съгласуваност, фазово управление и прецизна синхронизация с външно изпомпвания лазер. Въпреки това краткото покритие на дължината на вълната и диапазонът за регулиране на дължината на импулса на лазера за свободно електрони на външно семе е ограничено от дължината на вълната и ширината на импулса на лазера на семената. За да се разшири допълнително покритието на късата дължина на вълната на външния семенен тип свободноелектронен лазер, през последните години се разработват енергично нови свободно-електронни лазерни режими на работа като ехо-хармонично генериране в международен план.
Външната семена тип свободен електронен лазер е един от основните технически маршрути за развитие на висока печалба свободни електрон лазери в Китай, и към настоящия момент и четирите висока печалба безплатни електрон лазерни устройства в Китай са възприели режима на работа на външната семена. Въз основа на шанхайската дълбока ултравиолетова безплатна електронна лазерна единица и шанхайската мека рентгенова безплатна електронна лазерна единица, учените са постигнали първото в света ехо-тип безплатно усилване на емисиите на електрон лазер и първото ехо-тип безплатно усилване на лазерното насищане в екстремния ултравиолетова лента. За по-нататъшно напредване на външната семена тип свободен електронен лазер до по-къси дължини на вълната, Изследователският екип самостоятелно предложи нов механизъм на напълно съгласуван безплатен електронен лазер с ехо хармонична каскада, който беше приет като основна схема от шанхайското меко рентгеново свободно електронно лазерно устройство, и завърши целия процес от доказателството за принцип до мекото рентгеново устройство изходящо светлинно усилване. Резултатите показват, че този нов механизъм има много превъзходни спектрални свойства в сравнение с конвенционалния екзогенен работен механизъм тип семена, Което допълнително се валидира по отношение на контрола на дължината на пулса и ултрабързото генериране на импулси чрез използване на саморазработената ултрабърза рентгенова импулсна диагностична техника на изследователите (https://doi.org/10.1016/j.fmre.2022.01.027). Превъзходното представяне на този нов механизъм по отношение на контрола на дължината на импулса и ултрабързото генериране на импулси е доказано допълнително чрез използването на ултрабърза рентгенова импулсна диагностична техника, разработена в къщата. Резултатите от изследванията осигуряват практичен маршрут за генериране на напълно съгласувани свободно-електронни лазери при поднанометър дължини на вълните и ще осигурят идеални изследователски инструменти за областите на рентгеновата нелинейна оптика и ултрабързата физикохимия.
Както италианската инсталация FERMI-FEL, така и инсталацията SwissFEL в Швейцария понастоящем предлагат планове за допълнително повишаване на радиационните им показатели, използвайки този нов механизъм. Изследователската работа бе подкрепена от Националната програма за ключови изследвания и развитие на Китай, Националната програма за отличен младежки фонд, Националната фондация за природни науки на Китай и Шанхайската програма за таланти.
Ехо-хармоничен каскаден свободно-електронен лазер с отлична спектрална производителност: конвенционален каскаден режим отляво, ехо-хармоничен каскаден режим отдясно.
Ехо хармонична каскада за рентгеново регулиране на дължината на пулса и ултрабързо генериране на импулси.
