激光行业一周焦点:2012年激光行业十大新闻及创意
9、揭秘“第四代光源”——自由电子激光
自由电子激光器一种利用自由电子的受激辐射,把相对论电子束的能量转换成相干辐射的激光器件。自由电子受激辐射的设想曾于1951年由Motz提出,并在1953年进行过实验,因受当时条件的限制,未能得到证实。1974年斯坦福大学的Madey等人重新提出了恒定横向周期磁场中的场致受激辐射理论,并首次在毫米波段实现了受激辐射;1976年Madey小组第一次实现了激光放大,1977年4月斯坦福大学Deacon等人才研制成第一台自由电子激光振荡器。
激光是二十世纪最伟大的发明之一,自由电子激光是激光家族的一个新成员。由于它的工作介质是自由电子,因此称为自由电子激光,这种激光的特点是激光波长和脉冲结构可以根据需要进行设计,并且能够在大范围内连续调节,有着重要的应用前景。
自由电子激光是利用自由电子为工作媒质产生的强相干辐射,它的产生机理不同于原子内束缚电子的受激辐射。自由电子激光的概念是J.Maday于1971年在他的博士论文中首次提出的,并在1976年和他的同事们在斯坦福大学实现了远红外自由电子激光,观察到了10.6μm波长的光放大。自那以后,许多国家都开展了关于自由电子激光的理论与实验研究。
自由电子激光的基本原理是通过自由电子和辐射的相互作用,电子将能量转送给辐射而使辐射强度增大。
自由电子激光具有一系列已有激光光源无法替代的优点。例如,频率连续可调,频谱范围广,峰值功率和平均功率大,且可调,相干性好,偏振强,具有ps量级脉冲的时间结构,且时间结构可控,等等。
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