Нові можливості використання лазерного променя

Недавні дослідження розкривають фундаментальний процес генерації вільних електронів, відкриваючи нові напрямки для вивчення і використання лазерного променя, - пише eurekalert.org.

Лазери на вільних електронах (ЛВЕ) генерують короткохвильове випромінювання виняткової яскравості в надшвидких часових масштабах. ЛВЕ, розроблені за останні три десятиліття, являють собою важливий інструмент дослідження для фізики, біології, хімії та інших областей.

На відміну від інших джерел синхротронного світла, посилення імпульсів ЛВЕ відбувається за рахунок сильної і безперервної взаємодії електромагнітних хвиль і релятивістських електронних променів в періодичній решітці змінних дипольних магнітних полів, відомої як ондулятор. Ондулятор для сучасних рентгенівських ЛВЕ (XFEL) використовує петлю позитивного зворотного зв'язку - революційну розробку, яка полегшує дослідження в світі нанометрів. Хоча XFEL продовжують розвиватися, один з основних процесів генерації FEL-енергообмін в підперіоді ондулятора - до недавнього часу не вимірювався безпосередньо.

Дослідники з Шанхайського інституту перспективних досліджень і Шанхайського інституту прикладної фізики Китайської академії наук внесли свій внесок у більш глибоке розуміння фізики ЛВЕ, оцінивши взаємодію між ультрафіолетовим лазером і релятивістським електронним пучком в чистому дипольному магніті. Як повідомляє Advanced Photonics, команда використовувала 266-нм лазер на випробувальному стенді ЛВЕ в Шанхаї для модуляції електронного променя з енергією 800 МЕВ. В експерименті модуляція енергії електронного пучка спостерігалася безпосередньо через структуру поперечного відхилення в смузі x і становила 40 КЕВ. Результати показали, що короткий дипольний магніт може служити ефективним інструментом для введення модуляції енергії релятивістських електронних пучків, ефективно налаштовуючи властивості імпульсу ЛВЕ, вводячи точні вигини на шляху.

Команда також продемонструвала можливість використання модуляції енергії, отриманої в дипольному магніті, для генерації ЛВЕ на шостій гармоніці затравочного лазера. Використовуючи затравочний лазер з піковою потужністю в сотні гігават, вони показали, що можна безпосередньо отримати амплітуду модуляції енергії близько мільйона електрон-вольт (МЕВ) для затравочних ЛВЕ.

За словами першого автора Цзявей Яня, колишнього аспіранта Шанхайського інституту прикладної фізики, а в даний час Фізика в Європейському XFEL, «робота завершує останні необхідні Експериментальні вимірювання фізики ЛВЕ, розкриваючи найбільш фундаментальний процес генерації ЛВЕ і відкриваючи нові можливості. напрямки для вивчення та використання взаємодій лазерного променя». У світлі результатів Ян прогнозує розробку компактних систем лазерних нагрівачів для XFEL високої яскравості, стабільних модуляторів енергії для XFEL на основі плазмових прискорювачів і навіть нових випромінювачів для майбутніх джерел когерентного світла.