L'équipe des lasers à électrons libres de l'Académie chinoise des sciences a progressé dans la recherche de lasers à électrons libres totalement cohérents.Basé sur l'installation laser à électrons libres à rayons X mous de Shanghai, le nouveau mécanisme de laser à électrons libres à cascade harmonique d'écho proposé par la Chine a été vérifié avec succès et un rayonnement cohérent à rayons X mous avec d'excellentes performances a été obtenu.Récemment, les résultats ont été publiés dans Optica sous le titre Impulsions de rayons X douces cohérentes et ultra-courtes provenant de lasers à électrons libres à cascade harmonique activés par écho.
Le laser à électrons libres à rayons X est l’une des sources lumineuses les plus avancées au monde.À l'heure actuelle, la plupart des lasers internationaux à électrons libres à rayons X sont basés sur le mécanisme d'émission spontanée auto-amplifiant (SASE), SASE a une luminosité maximale très élevée et une largeur d'impulsion ultra-courte de niveau femto et d'autres excellentes performances, mais les vibrations SASE par le bruit, la cohérence et la stabilité de son impulsion de rayonnement ne sont pas élevées, ce n'est pas la bande de rayons X « laser ».L'une des orientations de développement les plus importantes dans le domaine du laser à électrons libres international est de générer un rayonnement de rayons X entièrement cohérent avec une qualité laser conventionnelle, et la méthode importante consiste à utiliser le mécanisme de fonctionnement du laser à électrons libres externe.Le rayonnement du laser à électrons libres externe hérite des caractéristiques du laser à germe et présente d'excellentes caractéristiques telles qu'une cohérence totale, un contrôle de phase et une synchronisation précise avec le laser à pompe externe.Cependant, en raison de la limitation de la longueur d'onde et de la largeur d'impulsion du laser à germes, la couverture de longueur d'onde courte et la plage de réglage de la longueur d'impulsion du laser à électrons libres à germes externe sont limitées.Afin d'étendre davantage la couverture des courtes longueurs d'onde du laser à électrons libres à germes externes, de nouveaux modes de fonctionnement du laser à électrons libres, tels que la génération d'harmoniques d'écho, ont été vigoureusement développés dans le monde ces dernières années.
Le laser à électrons libres à graine externe est l'une des principales voies techniques pour développer un laser à électrons libres à gain élevé en Chine.À l'heure actuelle, les quatre dispositifs laser à électrons libres à gain élevé en Chine ont adopté un mode de fonctionnement d'amorçage externe.Sur la base de l'installation laser à électrons libres dans les ultraviolets profonds de Shanghai et de l'installation laser à électrons libres à rayons X doux de Shanghai, les scientifiques ont successivement réalisé la première amplification internationale de lumière laser à électrons libres de type écho et la première amplification de saturation laser à électrons libres de type écho ultraviolet extrême.Afin de promouvoir davantage le laser à électrons libres de graines externes à la longueur d'onde courte, l'équipe de recherche a proposé indépendamment un nouveau mécanisme de laser à électrons libres entièrement cohérent avec cascade harmonique d'écho, qui a été adopté par le dispositif laser à électrons libres à rayons X doux de Shanghai comme le schéma de base et a complété l'ensemble du processus, depuis la vérification du principe jusqu'à l'amplification de la lumière dans la bande des rayons X mous.Les résultats de la recherche montrent que par rapport au mécanisme de fonctionnement traditionnel de type graine externe, ce mécanisme présente de très excellentes caractéristiques spectrales, grâce à l'adoption par les chercheurs du développement indépendant de la technologie de diagnostic par impulsions à rayons X ultrarapides (https://doi.org/10.1016 /j.fmre.2022.01.027), les performances supérieures de ce nouveau mécanisme en matière de contrôle de la longueur d’impulsion et de génération d’impulsions ultrarapides sont en outre vérifiées.Les résultats de recherche pertinents fournissent une voie technique réalisable pour la génération de lasers à électrons libres totalement cohérents dans la bande subnanométrique et constitueront un outil de recherche idéal pour les domaines de l'optique non linéaire aux rayons X et de la chimie physique ultrarapide.
Le laser à électrons libres à cascade harmonique d'écho présente d'excellentes performances spectrales : l'image de gauche est le mode cascade conventionnel et l'image de droite est le mode cascade harmonique d'écho.
L'ajustement de la longueur d'impulsion des rayons X et la génération d'impulsions ultrarapides peuvent être réalisés par cascade harmonique d'écho
Heure de publication : 08 octobre 2023