पूर्णतः सुसंगत मुक्त इलेक्ट्रॉन लेज़र के अध्ययन में प्रगति हुई है

चीनी विज्ञान अकादमी की फ्री इलेक्ट्रॉन लेजर टीम ने पूर्णतः 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 की नई क्रियाविधि का सफलतापूर्वक सत्यापन किया गया है, और उत्कृष्ट प्रदर्शन वाला सॉफ्ट एक्स-रे सुसंगत विकिरण प्राप्त किया गया है। हाल ही में, ये परिणाम ऑप्टिका में "इको-सक्षम हार्मोनिक कैस्केड फ्री इलेक्ट्रॉन लेजर से सुसंगत और अति-लघु सॉफ्ट एक्स-रे पल्स" शीर्षक से प्रकाशित हुए।

एक्स-रे मुक्त इलेक्ट्रॉन लेज़र दुनिया के सबसे उन्नत प्रकाश स्रोतों में से एक है। वर्तमान में, अधिकांश अंतर्राष्ट्रीय एक्स-रे मुक्त इलेक्ट्रॉन लेज़र स्व-प्रवर्धक स्वतःस्फूर्त उत्सर्जन तंत्र (SASE) पर आधारित हैं। SASE में उच्च शिखर चमक, फेम्टो स्तर की अति-लघु पल्स चौड़ाई और अन्य उत्कृष्ट प्रदर्शन होते हैं, लेकिन SASE कंपन शोर के कारण होता है, और इसके विकिरण पल्स की सुसंगतता और स्थिरता उच्च नहीं होती है, इसलिए यह एक्स-रे बैंड "लेज़र" नहीं है। अंतर्राष्ट्रीय मुक्त इलेक्ट्रॉन लेज़र के क्षेत्र में सबसे महत्वपूर्ण विकास दिशाओं में से एक पारंपरिक लेज़र गुणवत्ता के साथ पूरी तरह से सुसंगत एक्स-रे विकिरण उत्पन्न करना है, और महत्वपूर्ण तरीका बाहरी बीज मुक्त इलेक्ट्रॉन लेज़र संचालन तंत्र का उपयोग करना है। बाहरी बीज मुक्त इलेक्ट्रॉन लेज़र का विकिरण बीज लेज़र की विशेषताओं को ग्रहण करता है, और इसमें पूर्ण सुसंगतता, चरण नियंत्रण और बाहरी पंप लेज़र के साथ सटीक तुल्यकालन जैसी उत्कृष्ट विशेषताएँ होती हैं। हालाँकि, बीज लेज़र की तरंग दैर्ध्य और पल्स चौड़ाई की सीमाओं के कारण, बाहरी बीज मुक्त इलेक्ट्रॉन लेज़र की लघु तरंग दैर्ध्य कवरेज और पल्स लंबाई समायोजन सीमा सीमित होती 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 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 मुक्त इलेक्ट्रॉन लेजर सुविधा और शंघाई सॉफ्ट एक्स-रे मुक्त इलेक्ट्रॉन लेजर सुविधा के आधार पर, वैज्ञानिकों ने क्रमिक रूप से पहला अंतरराष्ट्रीय इको प्रकार मुक्त इलेक्ट्रॉन लेजर प्रकाश प्रवर्धन और पहला चरम पराबैंगनी इको प्रकार मुक्त इलेक्ट्रॉन लेजर संतृप्ति प्रवर्धन हासिल किया है। लघु तरंगदैर्ध्य 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 की एक नई तंत्र का प्रस्ताव दिया, जिसे शंघाई सॉफ्ट एक्स-रे मुक्त इलेक्ट्रॉन लेजर डिवाइस ने मूल योजना के रूप में अपनाया शोध के परिणाम बताते हैं कि पारंपरिक बाह्य बीज प्रकार के रनिंग तंत्र की तुलना में, इस तंत्र में अत्यंत 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 गए इस तंत्र के माध्यम से, पल्स लंबाई नियंत्रण और अल्ट्राफास्ट पल्स जनरेशन में इस नए तंत्र के उत्कृष्ट प्रदर्शन को और अधिक सत्यापित किया गया है। प्रासंगिक शोध परिणाम सबनैनोमीटर बैंड में पूर्णतः सुसंगत मुक्त इलेक्ट्रॉन लेज़रों के निर्माण 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