三、X射线激光

　　X射线自由电子激光（Free Electron Laser，FEL）是二十一世纪诞生的最新一代的先进光源，是激光物理与等离子物理中的一个重要研究领域。由于同时具有极高的峰值亮度（高于第三代同步辐射光源8-10个数量级）、超短的脉冲（飞秒到阿秒）和极好的相干性等优越特性，已经被科学界视为最新一代的光子科学综合实验装置，在物理、化学、生物、医学、能源、环境等等领域具有重大的应用价值。迄今为止，已有一批世界著名科学家利用软X射线到硬X射线的自由电子激光用户装置做出重要的实验结果。目前，X射线激光研究多采用毛细管放电、 高功率激光的多脉冲和短脉冲等抽运方式，而且绝大多数研究局限于软X射线波段。

　　目前对X射线自由电子激光装置的科学需求十分强烈，对于建设高亮度多用户的新装置存在普遍的呼声和期待。除已经建成的美国、欧洲和日本的大型自由电子激光装置以外，意大利、美国、韩国和瑞士等国家也在建设软X射线到硬X射线的新用户装置。

　　世界范围内的高增益X射线自由电子激光装置进入高速发展阶段，第四代先进光源的概念和全球布局已经初步形成。

　　世界上第一台软X射线自由电子激光（FLASH）于2006年诞生于德国同步加速器实验室（DESY），第一台硬X射线自由电子激光（LCLS）也于2009年在美国斯坦福直线加速器中心（SLAC）调试成功，迄今为止科学家们已经利用这两台最新的超高亮度相干辐射光源做出了一系列开创性的科学研究成果。此外，还有数台X射线FEL正在亚洲、欧洲和美国等地建设和预研中。日本的硬X射线自由电子激光装置SACLA于2011年6月受激出光，创造了波长短于1？的新纪录。意大利的软X射线自由电子激光装置FERMI也于2010年12月出光，并已开始了用户实验。中国软X射线自由电子激光试验装置的项目建议书已于2011年2月得到国家发改委的正式批复，预计将在2015年提供高品质的软X射线自由电子激光，与同一园区内的上海光源优势互补，构成具有世界先进水平的光子科学研究平台。

　　1.我国X射线自由电子激光试验装置项目建议书获得批复

　　2011年2月1日，国家发展改革委批复了X射线自由电子激光试验装置（XFEL）项目建议书。

　　该项目法人为上海应用物理研究所，共建单位为北京大学。项目总投资2.15亿元，所需资金全部由国家安排解决，建设期为5年。

　　XFEL涉及的一系列重大关键技术都是极富挑战技术极限的综合性很强的高难尖端技术，国际上已经历了十多年从紫外波段到真空紫外再到软XFEL的重大关键技术研发、整机集成、出光实验的艰难攀登。级联HGHG相关的关键技术和总体调试技术需要通过研制实验装置来掌握，这是一个技术创新、突破和积累的过程，只有在这个过程中对级联HGHG的相关理论与技术问题有了成熟和客观的认识，才能对利用多级级联HGHG产生X射线FEL的技术路线作出正确判断，且一旦可行，我国有可能抢先实现X射线光源的创新发展，为我国光子科学研究的跨越发展提供实验平台。