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国际唯一波长可调极紫外自由电子激光如何诞生?

  理论上,自由电子激光具有极高亮度和波长连续可调谐的优势。但迄今为止,世界上的自由电子激光装置只能在自放大自发辐射(SASE)型自由电子激光上初步实现此项功能,其输出并不具备时间相干性。而全相干的HGHG自由电子激光则由于种子激光与电子束流相互作用的复杂性,目前尚未实现自由调谐。

  2011年底,由赵振堂研究员领导的上海应用物理所自由电子激光研究团队结合了光学参量放大器和可变间隙波荡器以及HGHG谐波选择等项自由电子激光技术,经过精心调试,首次实现了大范围连续调谐自由电子激光辐射波长,并进行了相干性测量确认其空间和时间的全相干特性。

  这一技术的实现对于利用HGHG自由电子激光光源进行科学研究的用户具有巨大的实际价值,并有望在近期建设的大连FEL相干光源和上海软X射线自由电子激光装置等研究中得到应用。

图1 大范围可调谐的高增益谐波产生(HGHG)自由电子激光放大。

上图:三次谐波400-600nm;下图:二次谐波600-800nm;均波长连续可调

图2 时间相干性测量得到的干涉图形

  2013年投资1.4亿元建国际唯一波长可调极紫外自由电子激光

  对原子、分子的探测是物理化学研究的基础,但由于现有仪器设备的限制,大多数分子和自由基难以被单光子电离,使很多研究无法深入,成为困扰科研工作者的一大难题。

  一项旨在解决该难题的实验装置即将在我国建设。3月12日,总预算达1.4亿元的国家重大科研仪器设备专项“基于可调极紫外相干光源的综合实验研究装置”在大连正式启动。它将成为国际上唯一一套工作在50~150纳米区间且波长可调的全相干高亮度的自由电子激光器

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