Txinako Zientzien Akademiako Elektroi Libreko Laser taldeak aurrerapausoak eman ditu elektroi libreko laser guztiz koherenteen ikerketan. Shanghaiko X izpi Leuneko Elektroi Libreko Laser Instalazioan oinarrituta, Txinak proposatutako oihartzun harmonikoko elektroi libreko laserren mekanismo berria arrakastaz egiaztatu da, eta errendimendu bikaina duen X izpi leuneko erradiazio koherentea lortu da. Duela gutxi, emaitzak Optica aldizkarian argitaratu dira, "Coherent and ultra-short soft X-ray pulses from echo-enabled harmonic cascade free electron lasers" izenburupean.
X izpien elektroi libreko laserra munduko argi-iturri aurreratuenetako bat da. Gaur egun, nazioarteko X izpien elektroi libreko laser gehienak auto-anplifikazioko igorpen espontaneoaren mekanismoan (SASE) oinarritzen dira. SASEk gailur-distira oso altua eta femto mailako pultsu-zabalera ultra-laburra eta beste errendimendu bikainak ditu, baina SASEk zarataren bibrazioa du, bere erradiazio-pultsuaren koherentzia eta egonkortasuna ez da altua, ez da X izpien bandako "laserra". Nazioarteko elektroi libreko laserren arloko garapen-norabide garrantzitsuenetako bat laser-kalitate konbentzionalarekin X izpien erradiazio guztiz koherentea sortzea da, eta bide garrantzitsuena kanpoko hazi-elektroi libreko laser funtzionamendu-mekanismoa erabiltzea da. Kanpoko hazi-elektroi libreko laserren erradiazioak hazi-laserraren ezaugarriak jasotzen ditu, eta ezaugarri bikainak ditu, hala nola koherentzia osoa, fase-kontrola eta kanpoko ponpa-laserrarekin sinkronizazio zehatza. Hala ere, hazi-laserraren uhin-luzeraren eta pultsu-zabaleraren mugak direla eta, kanpoko hazi-elektroi libreko laserraren uhin-luzera laburreko estaldura eta pultsu-luzeraren doikuntza-eremua mugatuak dira. Kanpoko hazi-elektroi askeko laserraren uhin-luzera laburreko estaldura gehiago zabaltzeko, azken urteotan munduan indarrez garatzen ari dira munduan elektroi askeko laserren funtzionamendu modu berriak, hala nola oihartzun harmonikoen sorkuntza.
Kanpoko hazi-elektroi askeko laserra Txinan irabazi handiko elektroi askeko laserra garatzeko bide tekniko nagusietako bat da. Gaur egun, Txinako lau irabazi handiko elektroi askeko laser gailuek kanpoko hazi-funtzionamendu modua hartu dute. Shanghaiko Ultramore Sakoneko Elektroi Askeko Laser Instalazioan eta Shanghaiko X-izpi Leuneko Elektroi Askeko Laser Instalazioan oinarrituta, zientzialariek bata bestearen atzetik lortu dute nazioarteko lehen oihartzun motako elektroi askeko laser argiaren anplifikazioa eta lehen ultramore muturreko oihartzun motako elektroi askeko laser saturazio anplifikazioa. Kanpoko hazi-elektroi askeko laserra uhin-luzera laburrera gehiago sustatzeko, ikerketa-taldeak modu independentean proposatu zuen oihartzun harmonikoen kaskada duen elektroi askeko laser guztiz koherentearen mekanismo berri bat, Shanghaiko X-izpi Leuneko Elektroi Askeko Laser gailuak oinarrizko eskema gisa hartu zuena, eta prozesu osoa osatu zuen printzipioaren egiaztapenetik hasi eta X izpi leuneko bandako argiaren anplifikaziora arte. Ikerketaren emaitzek erakusten dute kanpoko hazi motako martxan jartzeko mekanismo tradizionalarekin alderatuta, mekanismo honek ezaugarri espektral bikainak dituela, X izpien pultsu ultra-azkarreko diagnostiko teknologiaren garapen independenteko ikertzaileek (https://doi.org/10.1016/j.fmre.2022.01.027) hartu duten erabakiari esker. Mekanismo berri honen errendimendu bikaina pultsu-luzeraren kontrolean eta pultsu ultra-azkarreko sorreran are gehiago egiaztatzen da. Ikerketaren emaitza garrantzitsuek bide tekniko bideragarria eskaintzen dute nanometro azpiko bandan elektroi libreko laser guztiz koherenteak sortzeko, eta ikerketa-tresna aproposa eskainiko dute X izpien optika ez-linealaren eta kimika fisiko ultra-azkarraren arloetarako.
Oihartzun harmonikoen kaskada-elektroi askeen laserrak errendimendu espektral bikaina du: ezkerreko irudia ohiko kaskada-modua da, eta eskuineko irudia oihartzun harmonikoen kaskada-modua.
X izpien pultsu-luzeraren doikuntza eta pultsu ultra-azkarraren sorrera oihartzun-harmonikoen kaskada bidez lor daitezke
Argitaratze data: 2023ko urriaren 8a