पूर्णतः सुसंगत मुक्त इलेक्ट्रॉन लेजर के अध्ययन में प्रगति हुई है

चीनी विज्ञान अकादमी की फ्री इलेक्ट्रॉन लेजर टीम ने पूरी तरह से सुसंगत फ्री इलेक्ट्रॉन लेजर के अनुसंधान में प्रगति की है। शंघाई सॉफ्ट एक्स-रे फ्री इलेक्ट्रॉन लेजर सुविधा के आधार पर, चीन द्वारा प्रस्तावित इको हार्मोनिक कैस्केड फ्री इलेक्ट्रॉन लेजर के नए तंत्र को सफलतापूर्वक सत्यापित किया गया है, और उत्कृष्ट प्रदर्शन के साथ सॉफ्ट एक्स-रे सुसंगत विकिरण प्राप्त किया गया है। हाल ही में, परिणाम ऑप्टिका में इको-सक्षम हार्मोनिक कैस्केड फ्री इलेक्ट्रॉन लेजर से सुसंगत और अल्ट्रा-शॉर्ट सॉफ्ट एक्स-रे पल्स शीर्षक के तहत प्रकाशित किए गए थे।

एक्स-रे फ्री इलेक्ट्रॉन लेजर दुनिया के सबसे उन्नत प्रकाश स्रोतों में से एक है। वर्तमान में, अधिकांश अंतर्राष्ट्रीय एक्स-रे फ्री इलेक्ट्रॉन लेजर स्व-प्रवर्धित सहज उत्सर्जन तंत्र (SASE) पर आधारित हैं, SASE में बहुत उच्च शिखर चमक और फेम्टो स्तर अल्ट्रा-शॉर्ट पल्स चौड़ाई और अन्य उत्कृष्ट प्रदर्शन हैं, लेकिन शोर द्वारा SASE कंपन, इसके विकिरण पल्स की सुसंगतता और स्थिरता अधिक नहीं है, एक्स-रे बैंड "लेजर" नहीं है। अंतर्राष्ट्रीय फ्री इलेक्ट्रॉन लेजर के क्षेत्र में सबसे महत्वपूर्ण विकास दिशाओं में से एक पारंपरिक लेजर गुणवत्ता के साथ पूरी तरह से सुसंगत एक्स-रे विकिरण उत्पन्न करना है, और महत्वपूर्ण तरीका बाहरी बीज मुक्त इलेक्ट्रॉन लेजर ऑपरेटिंग तंत्र का उपयोग करना है। बाहरी बीज मुक्त इलेक्ट्रॉन लेजर का विकिरण बीज लेजर की विशेषताओं को विरासत में लेता है, और इसमें पूर्ण सुसंगतता, चरण नियंत्रण और बाहरी पंप लेजर के साथ सटीक सिंक्रनाइज़ेशन जैसी उत्कृष्ट विशेषताएं हैं। हालांकि, बीज लेजर की तरंग दैर्ध्य और पल्स चौड़ाई की सीमा के कारण, बाहरी बीज मुक्त इलेक्ट्रॉन लेजर की छोटी तरंग दैर्ध्य कवरेज और पल्स लंबाई समायोजन सीमा सीमित है। बाह्य बीज मुक्त इलेक्ट्रॉन लेजर के लघु तरंगदैर्ध्य कवरेज को और अधिक विस्तारित करने के लिए, हाल के वर्षों में दुनिया भर में इको हार्मोनिक पीढ़ी जैसे नए मुक्त इलेक्ट्रॉन लेजर ऑपरेटिंग मोड का जोरदार विकास किया जा रहा है।

बाह्य बीज मुक्त इलेक्ट्रॉन लेजर चीन में उच्च लाभ मुक्त इलेक्ट्रॉन लेजर विकसित करने के लिए मुख्य तकनीकी मार्गों में से एक है। वर्तमान में, चीन में सभी चार उच्च लाभ मुक्त इलेक्ट्रॉन लेजर उपकरणों ने बाह्य बीज संचालन मोड को अपनाया है। शंघाई डीप अल्ट्रावॉयलेट फ्री इलेक्ट्रॉन लेजर सुविधा और शंघाई सॉफ्ट एक्स-रे फ्री इलेक्ट्रॉन लेजर सुविधा के आधार पर, वैज्ञानिकों ने क्रमिक रूप से पहला अंतरराष्ट्रीय इको टाइप फ्री इलेक्ट्रॉन लेजर प्रकाश प्रवर्धन और पहला चरम पराबैंगनी इको टाइप फ्री इलेक्ट्रॉन लेजर संतृप्ति प्रवर्धन हासिल किया है। लघु तरंग दैर्ध्य के लिए बाह्य बीज मुक्त इलेक्ट्रॉन लेजर को और बढ़ावा देने के लिए, अनुसंधान दल ने स्वतंत्र रूप से इको हार्मोनिक कैस्केड के साथ पूरी तरह से सुसंगत मुक्त इलेक्ट्रॉन लेजर का एक नया तंत्र प्रस्तावित किया, जिसे शंघाई सॉफ्ट एक्स-रे फ्री इलेक्ट्रॉन लेजर डिवाइस ने मूल योजना के रूप में अपनाया और सॉफ्ट एक्स-रे बैंड में सिद्धांत सत्यापन से प्रकाश प्रवर्धन तक की पूरी प्रक्रिया को पूरा किया। शोध के परिणाम बताते हैं कि पारंपरिक बाहरी बीज प्रकार के चलने वाले तंत्र की तुलना में, इस तंत्र में बहुत ही उत्कृष्ट वर्णक्रमीय विशेषताएँ हैं, अल्ट्राफास्ट एक्स-रे पल्स डायग्नोसिस तकनीक (https://doi.org/10.1016/j.fmre.2022.01.027) के स्वतंत्र विकास के शोधकर्ताओं द्वारा अपनाए जाने के माध्यम से, पल्स लंबाई नियंत्रण और अल्ट्राफास्ट पल्स पीढ़ी में इस नए तंत्र के बेहतर प्रदर्शन को और अधिक सत्यापित किया गया है। प्रासंगिक शोध परिणाम सबनैनोमीटर बैंड में पूरी तरह से सुसंगत मुक्त इलेक्ट्रॉन लेजर की पीढ़ी के लिए एक व्यवहार्य तकनीकी मार्ग प्रदान करते हैं, और एक्स-रे नॉनलाइनियर ऑप्टिक्स और अल्ट्राफास्ट भौतिक रसायन विज्ञान के क्षेत्रों के लिए एक आदर्श शोध उपकरण प्रदान करेंगे।

इको हार्मोनिक कैस्केड मुक्त इलेक्ट्रॉन लेजर में उत्कृष्ट वर्णक्रमीय प्रदर्शन होता है: बाईं छवि पारंपरिक कैस्केड मोड है, और दाईं छवि इको हार्मोनिक कैस्केड मोड है

एक्स-रे पल्स लंबाई समायोजन और अल्ट्राफास्ट पल्स पीढ़ी को इको हार्मोनिक कैस्केड द्वारा महसूस किया जा सकता है