Առաջընթաց է գրանցվել լիովին կոհերենտ ազատ էլեկտրոնային լազերի ուսումնասիրության մեջ։

Չինաստանի գիտությունների ակադեմիայի ազատ էլեկտրոնային լազերների թիմը առաջընթաց է գրանցել լիովին կոհերենտ ազատ էլեկտրոնային լազերների հետազոտության մեջ: Շանհայի փափուկ ռենտգենյան ազատ էլեկտրոնային լազերային կենտրոնի հիման վրա հաջողությամբ ստուգվել է Չինաստանի կողմից առաջարկված արձագանքային հարմոնիկ կասկադային ազատ էլեկտրոնային լազերի նոր մեխանիզմը, և ստացվել է գերազանց կատարողականությամբ փափուկ ռենտգենյան կոհերենտ ճառագայթում: Վերջերս արդյունքները հրապարակվել են Optica-ում «Արձագանքով ապահովված հարմոնիկ կասկադային ազատ էլեկտրոնային լազերներից կոհերենտ և գերկարճ փափուկ ռենտգենյան իմպուլսներ» վերնագրով:

Ռենտգենյան ազատ էլեկտրոնային լազերը աշխարհի ամենաժամանակակից լույսի աղբյուրներից մեկն է: Ներկայումս միջազգային ռենտգենյան ազատ էլեկտրոնային լազերների մեծ մասը հիմնված է ինքնաուժեղացնող ինքնաբուխ ճառագայթման մեխանիզմի (SASE) վրա, SASE-ն ունի շատ բարձր գագաթնակետային պայծառություն և ֆեմտո մակարդակ՝ գերկարճ իմպուլսի լայնություն և այլ գերազանց կատարողականություն, սակայն SASE-ի աղմուկի տատանումը, ճառագայթման իմպուլսի կոհերենտությունը և կայունությունը բարձր չեն, ռենտգենյան գոտու «լազեր» չէ: Միջազգային ազատ էլեկտրոնային լազերի ոլորտում զարգացման ամենակարևոր ուղղություններից մեկը ավանդական լազերի որակով լիովին կոհերենտ ռենտգենյան ճառագայթում ստեղծելն է, և կարևոր ճանապարհը արտաքին սերմնային ազատ էլեկտրոնային լազերի գործող մեխանիզմի օգտագործումն է: Արտաքին սերմնային ազատ էլեկտրոնային լազերի ճառագայթումը ժառանգում է սերմնային լազերի բնութագրերը և ունի գերազանց բնութագրեր, ինչպիսիք են լրիվ կոհերենտությունը, փուլային կառավարումը և արտաքին պոմպային լազերի հետ ճշգրիտ համաժամեցումը: Այնուամենայնիվ, սերմնային լազերի ալիքի երկարության և իմպուլսի լայնության սահմանափակման պատճառով, արտաքին սերմնային ազատ էլեկտրոնային լազերի կարճ ալիքի երկարության ծածկույթը և իմպուլսի երկարության կարգավորման միջակայքը սահմանափակ են: Արտաքին սերմնային ազատ էլեկտրոնային լազերի կարճ ալիքի երկարության ծածկույթը հետագայում ընդլայնելու համար վերջին տարիներին աշխարհում ակտիվորեն մշակվում են ազատ էլեկտրոնային լազերի նոր աշխատանքային ռեժիմներ, ինչպիսիք են արձագանքի հարմոնիկայի առաջացումը։

Արտաքին սերմնազուրկ էլեկտրոնային լազերը Չինաստանում բարձր ակտիվությամբ ազատ էլեկտրոնային լազերի մշակման հիմնական տեխնիկական ուղիներից մեկն է: Ներկայումս Չինաստանում գործող բոլոր չորս բարձր ակտիվությամբ ազատ էլեկտրոնային լազերային սարքերը կիրառել են արտաքին սերմնազուրկ աշխատանքային ռեժիմ: Շանհայի խորը ուլտրամանուշակագույն ազատ էլեկտրոնային լազերային կենտրոնի և Շանհայի փափուկ ռենտգենյան ազատ էլեկտրոնային լազերային կենտրոնի հիման վրա գիտնականները հաջորդաբար իրականացրել են առաջին միջազգային արձագանքային տիպի ազատ էլեկտրոնային լազերային լույսի ուժեղացումը և առաջին ծայրահեղ ուլտրամանուշակագույն արձագանքային տիպի ազատ էլեկտրոնային լազերային հագեցվածության ուժեղացումը: Արտաքին սերմնազուրկ էլեկտրոնային լազերը կարճ ալիքի երկարության վրա հետագա զարգացման համար հետազոտական ​​խումբը անկախ առաջարկել է արձագանքային հարմոնիկ կասկադով լիովին կոհերենտ ազատ էլեկտրոնային լազերի նոր մեխանիզմ, որը Շանհայի փափուկ ռենտգենյան ազատ էլեկտրոնային լազերային սարքի կողմից ընդունվել է որպես հիմնական սխեմա, և ավարտվել է ամբողջ գործընթացը՝ սկզբունքի ստուգումից մինչև լույսի ուժեղացումը փափուկ ռենտգենյան շերտում: Հետազոտության արդյունքները ցույց են տալիս, որ ավանդական արտաքին սերմնավորման տիպի մեխանիզմի համեմատ, այս մեխանիզմն ունի շատ գերազանց սպեկտրալ բնութագրեր, գերարագ ռենտգենյան իմպուլսային ախտորոշման տեխնոլոգիայի անկախ մշակման հետազոտողների կողմից կիրառման միջոցով (https://doi.org/10.1016/j.fmre.2022.01.027): Այս նոր մեխանիզմի գերազանց կատարողականությունը իմպուլսի երկարության կառավարման և գերարագ իմպուլսների ստեղծման գործում հետագայում հաստատվում է: Համապատասխան հետազոտական ​​արդյունքները ապահովում են ենթանանոմետրային տիրույթում լիովին կոհերենտ ազատ էլեկտրոնային լազերների ստեղծման իրագործելի տեխնիկական ուղի և կապահովեն իդեալական հետազոտական ​​գործիք ռենտգենյան ոչ գծային օպտիկայի և գերարագ ֆիզիկական քիմիայի ոլորտների համար:

Արձագանքային հարմոնիկ կասկադային ազատ էլեկտրոնային լազերն ունի գերազանց սպեկտրալ կատարողականություն. ձախ պատկերը ավանդական կասկադային ռեժիմն է, իսկ աջ պատկերը՝ արձագանքային հարմոնիկ կասկադային ռեժիմը։

Ռենտգենյան իմպուլսի երկարության կարգավորումը և գերարագ իմպուլսի առաջացումը կարող են իրականացվել արձագանքային հարմոնիկ կասկադի միջոցով։