პროგრესი მიღწეულია სრულად თანმიმდევრული თავისუფალი ელექტრონული ლაზერის შესწავლაში

ჩინეთის მეცნიერებათა აკადემიის უფასო ელექტრონულმა ლაზერულმა გუნდმა პროგრესი განიცადა სრულად თანმიმდევრული თავისუფალი ელექტრონული ლაზერების კვლევაში. შანხაის რბილი რენტგენული თავისუფალი ელექტრონული ლაზერული ობიექტის საფუძველზე, წარმატებით დადასტურდა Echo Harmonic კასკადის უფასო ელექტრონული ლაზერის ახალი მექანიზმი, ხოლო რენტგენული რენტგენოლოგიური თანმიმდევრული გამოსხივება შესანიშნავი შესრულებით. ახლახან, შედეგები გამოქვეყნდა Optica– ში, სათაურით თანმიმდევრული და ულტრა მოკლე რბილი რენტგენის პულსიები ექო ჩართული ჰარმონიული კასკადის უფასო ელექტრონული ლაზერებისგან.

რენტგენის თავისუფალი ელექტრონული ლაზერი ერთ-ერთი ყველაზე მოწინავე შუქის წყაროა მსოფლიოში. დღეისათვის, საერთაშორისო რენტგენოლოგიური თავისუფალი ელექტრონული ლაზერების უმეტესი ნაწილი ემყარება თვითგამორკვევის სპონტანური ემისიის მექანიზმს (SASE), SASE– ს აქვს ძალიან მაღალი მწვერვალის სიკაშკაშე და FEMTO დონის ულტრა შორტის პულსის სიგანე და სხვა შესანიშნავი შესრულება, მაგრამ ხმაურით SASE ვიბრაცია, მისი გამოსხივების პულსის თანმიმდევრულობა და სტაბილურობა არ არის მაღალი. საერთაშორისო უფასო ელექტრონული ლაზერის სფეროში განვითარების ერთ-ერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი მიმართულებაა სრულად თანმიმდევრული რენტგენის გამოსხივება ჩვეულებრივი ლაზერული ხარისხით, და მნიშვნელოვანი გზაა გარე თესლის თავისუფალი ელექტრონული ლაზერული ოპერაციული მექანიზმის გამოყენება. გარე თესლის თავისუფალი ელექტრონული ლაზერის გამოსხივება მემკვიდრეობს თესლის ლაზერის მახასიათებლებს და აქვს შესანიშნავი მახასიათებლები, როგორიცაა სრული თანმიმდევრულობა, ფაზის კონტროლი და ზუსტი სინქრონიზაცია გარე ტუმბოს ლაზერთან. ამასთან, თესლის ლაზერის ტალღის სიგრძისა და პულსის სიგანის შეზღუდვის გამო, მოკლე ტალღის სიგრძის დაფარვა და პულსის სიგრძის კორექტირების დიაპაზონი გარე თესლის თავისუფალი ელექტრონული ლაზერის შეზღუდულია. იმისათვის, რომ კიდევ უფრო გააფართოვოთ გარე თესლის თავისუფალი ელექტრონული ლაზერის მოკლე ტალღის გაშუქება, ახალი ელექტრონული ლაზერული საოპერაციო რეჟიმები, როგორიცაა Echo ჰარმონიული თაობა, ბოლო წლებში მსოფლიოში ენერგიულად ვითარდება.

გარე თესლის უფასო ელექტრონული ლაზერი არის ერთ - ერთი მთავარი ტექნიკური მარშრუტი, რომელიც შეიმუშავებს ჩინეთში მაღალი მოპოვების უფასო ელექტრონული ლაზერის განვითარებას. ამჟამად, ჩინეთში ოთხივე მაღალი მოპოვების უფასო ელექტრონული ლაზერული მოწყობილობები მიიღეს გარე თესლის ოპერაციის რეჟიმში. შანხაის ღრმა ულტრაიისფერი თავისუფალი ელექტრონული ლაზერული ობიექტისა და შანხაის რბილი რენტგენული თავისუფალი ელექტრონული ლაზერული ობიექტის საფუძველზე, მეცნიერებმა თანმიმდევრულად მიაღწიეს პირველ საერთაშორისო ექოს ტიპის უფასო ელექტრონული ლაზერული მსუბუქი გამაძლიერებელი და პირველი ექსტრემალური ულტრაიისფერი ექოს ტიპის უფასო ელექტრონული ლაზერის გაჯერების ამპლიფიკაციას. იმისათვის, რომ ხელი შეუწყოს გარე თესლის თავისუფალი ელექტრონული ლაზერის მოკლე ტალღის სიგრძეს, სამეცნიერო ჯგუფმა დამოუკიდებლად შესთავაზა სრულად თანმიმდევრული თავისუფალი ელექტრონული ლაზერის ახალი მექანიზმი ექო ჰარმონიული კასკადით, რომელიც მიიღო შანხაის რბილი რენტგენული თავისუფალი ელექტრონული ლაზერული მოწყობილობის მიერ, როგორც ძირითადი სქემა და დაასრულა მთელი პროცესი პრინციპული გადამოწმების მიზნით, რბილი X-X- ის ჯგუფში. კვლევის შედეგებმა აჩვენა, რომ შედარებით ტრადიციული გარე თესლის ტიპის გაშვების მექანიზმთან შედარებით, ამ მექანიზმს აქვს ძალიან შესანიშნავი სპექტრული მახასიათებლები, Ultrafast X-Ray პულსის დიაგნოზის დამოუკიდებელი განვითარების მკვლევარების მიღების გზით (https://doi.org/10.1016/j.fmre.2022.01.027), ულტრასის სიგრძეზე. შესაბამისი კვლევის შედეგები უზრუნველყოფს ტექნიკურ მარშრუტს სუბნანომეტრის ჯგუფში სრულად თანმიმდევრული თავისუფალი ელექტრონული ლაზერების წარმოქმნისთვის და უზრუნველყოფს იდეალურ კვლევითი ინსტრუმენტს რენტგენული არაწრფივი ოპტიკისა და ულტრაბგერითი ფიზიკური ქიმიის სფეროებში.

Echo Harmonic Cascade Free Electron Laser- ს აქვს შესანიშნავი სპექტრული შესრულება: მარცხენა სურათი არის ჩვეულებრივი კასკადის რეჟიმი, ხოლო სწორი სურათი არის ექო ჰარმონიული კასკადის რეჟიმი

რენტგენის პულსის სიგრძის კორექტირება და ულტრაფასტის პულსის გამომუშავება შეიძლება განხორციელდეს ექო ჰარმონიული კასკადით