我科学家完结小型自由电子激光器原理试验验证

  光是咱们知道国际的重要前言。人类能看到的光在光谱上仅仅很窄的一段，在可见光之外，还存在着各种波长的电磁波。它们尽管不能直接帮咱们用肉眼调查多彩的国际，可是它们各自都有着无法代替的用武之处，X射线便是这儿面的典型代表。

  7月21日，《天然》以封面文章的方式报导我国科学家在小型化X射线自由电子激光研讨中获得的打破性开展。来自中国科学院上海光学精密机械研讨所的研讨人员，经过显着提高激光尾波场加快的电子束质量，并结合立异规划的紧凑型束流传输与辐射体系，试验上初次完成了根据激光加快器的自由电子激光扩大输出，典型激光波长27纳米，最短激光波长可达10纳米级，单脉冲能量可达100纳焦级。

  “这项研讨在国际上首先完结了台式化自由电子激光器原理的试验验证，关于开展小型化、低成本自由电子激光器具有重大意义。”中科院上海光机所研讨员王文涛说。自由电子激光是一种全新的高亮度X射线光源，可用于勘探物质内部动态结构和研讨光与原子、分子和凝聚态物质的相互作用进程。

  自由电子激光的呈现极大地促进了外表物理、半导体物理、凝聚态物理、化学、结构生物学、医学、资料、动力、环境等多学科的开展。“研发小型化、低成本的X射线自由电子激光器成为其重要的开展趋势，关于拓宽使用和发生革新型技能都是十分十分重要的。”王文涛着重。

  超强超短激光驱动的尾波场电子加快机制，能够给我们供给比射频电子加快器高3个数量级以上的超高加快梯度，因此成为研发小型化高能电子加快器的首要技能道路年美、法、英等国科学家初次在试验上获得激光尾波场电子加快的打破以来，使用激光尾波场加快器驱动的小型化自由电子激光器，特别是X射线波段的自由电子激光器，便成为该范畴科学家一起寻求的前沿。

  王文涛介绍，激光尾波场加快近年来现已获得许多重要开展，可是关于驱动自由电子激光而言，无论是电子束质量仍是稳定性，都还面临着许多问题与应战，相关的研讨还处于起步阶段。多年来，上海光机所研讨团队一直致力于激光加快电子束质量与稳定性的提高。功夫不负有心人，研讨团队终究成功初次在试验上观测到极紫外波段的辐射信号，典型的辐射波长27纳米，单脉冲辐射能量最高可达150纳焦，并经过轨迹偏移以及自发辐射定标等办法证明了最终一段波荡器中能量增益高达100倍。

  “这是国际上初次完成根据激光电子加快器的极紫外线波段的自发辐射扩大输出。”王文涛着重。关于这项作业，同行专家给予了高度评价，“该效果是激光尾波场范畴自2004年《天然》‘梦之束’报导以来的又一里程碑式的效果……科学成便是杰出的，这是毫无疑问的……这个里程碑将为新的使用发明新的或许……”“……作者的作业是一流的，让最广泛的相关读者能够赏识试验研讨团队所获得的重大成就，我对在一个重要的新式范畴的里程碑——根据等离子体加快技能的小型自由电子激光器的完成表示祝贺……”

  研讨团队未来将逐渐提高自由电子激光的输出功率和光子能量，并将这项研讨效果作为上海超强超短激光试验设备（“羲和”激光设备）中超快化学与大分子动力学研讨渠道的重要组成部分，供给敞开同享。