चीनी विज्ञान अकादमी के शंघाई इंस्टीट्यूट ऑफ एडवांस्ड स्टडीज की फ्री-इलेक्ट्रॉन लेजर टीम ने पूरी तरह से सुसंगत मुक्त-इलेक्ट्रॉन लेजर के शोध में प्रगति की है। शंघाई नरम एक्स-रे फ्री-इलेक्ट्रॉन लेजर डिवाइस 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 नरम एक्स-रे सुसंगत विकिरण प्राप्त किया गया था। प्रासंगिक शोध परिणामों को हाल ही में ऑप्टिका में इको-सक्षम हार्मोनिक कैस्केड फ्री-इलेक्ट्रॉन लेजर से सुसंगत और अल्ट्रा-शॉर्ट सॉफ्ट एक्स-रे दालों के शीर्षक के तहत प्रकाशित किया गया था।
एक्स-रे मुक्त इलेक्ट्रॉन लेजर दुनिया में सबसे उन्नत प्रकाश स्रोत बड़े विज्ञान प्रतिष्ठानों में से एक है। अंतरराष्ट्रीय एक्स-रे मुक्त इलेक्ट्रॉन लेजर के विशाल बहुमत आत्म-प्रवर्धित सहज विकिरण तंत्र (एसएएसई) पर आधारित हैं, एसएएसई में एक बहुत ही उच्च शिखर चमक और फेम्टोसेकंड अल्ट्रा-शॉर्ट पल्स चौड़ाई और अन्य उत्कृष्ट प्रदर्शन है, लेकिन शोर कंपन द्वारा एसएएसई, इसकी विकिरण नाड़ी सुसंगतता और स्थिरता उच्च नहीं है, अभी तक एक्स-रे बैंड "लेजर" नहीं है। मुक्त इलेक्ट्रॉन लेजर के क्षेत्र में सबसे महत्वपूर्ण अंतरराष्ट्रीय विकास में से एक पारंपरिक लेजर गुणवत्ता के साथ पूरी तरह से सुसंगत एक्स-रे विकिरण की पीढ़ी है, और ऐसा करने का एक महत्वपूर्ण तरीका एक बाहरी बीज प्रकार मुक्त इलेक्ट्रॉन लेजर ऑपरेटिंग तंत्र का उपयोग करना है। बाहरी बीज मुक्त-इलेक्ट्रॉन लेजर का विकिरण बीज लेजर की विशेषताओं को विरासत में प्राप्त करता है, जिसमें उत्कृष्ट विशेषताएं जैसे पूर्ण सुसंगतता, चरण नियंत्रण और बाहरी रूप से पंप किए गए लेजर के साथ सटीक सिंक्रनाइज़ेशन शामिल हैं। हालांकि, बाहरी बीज मुक्त-इलेक्ट्रॉन लेजर की छोटी तरंग दैर्ध्य कवरेज और नाड़ी लंबाई समायोजन सीमा बीज लेजर की तरंग दैर्ध्य और नाड़ी चौड़ाई द्वारा सीमित है। बाहरी बीज प्रकार के मुक्त-इलेक्ट्रॉन लेजर के छोटे तरंग दैर्ध्य कवरेज को आगे बढ़ाने के लिए, इको-हार्मोनिक पीढ़ी जैसे नए मुक्त-इलेक्ट्रॉन लेजर ऑपरेशन मोड को हाल के वर्षों में अंतरराष्ट्रीय स्तर पर सख्ती से विकसित किया जा रहा है।
बाहरी बीज प्रकार मुक्त इलेक्ट्रॉन लेजर चीन में उच्च लाभ मुक्त इलेक्ट्रॉन लेजर के विकास के लिए मुख्य तकनीकी मार्गों में से एक है, और वर्तमान में चीन में सभी चार उच्च लाभ मुक्त इलेक्ट्रॉन लेजर उपकरणों ने बाहरी बीज संचालन मोड को अपनाया है। शंघाई डीप पराबैंगनी मुक्त इलेक्ट्रॉन लेजर यूनिट और शंघाई सॉफ्ट एक्स-रे फ्री इलेक्ट्रॉन लेजर यूनिट के आधार पर, वैज्ञानिकों ने दुनिया का पहला इको-प्रकार मुक्त इलेक्ट्रॉन लेजर उत्सर्जन प्रवर्धन और चरम पराबैंगनी बैंड में पहला इको-प्रकार मुक्त इलेक्ट्रॉन लेजर संतृप्ति प्रवर्धन प्राप्त किया है। बाहरी बीज प्रकार मुक्त इलेक्ट्रॉन लेजर को कम तरंग दैर्ध्य में आगे बढ़ाने के लिए, अनुसंधान टीम ने स्वतंत्र रूप से इको हार्मोनिक कैस्केड के साथ पूरी तरह से सुसंगत मुक्त इलेक्ट्रॉन लेजर के एक नए तंत्र का प्रस्ताव रखा, जिसे शंघाई नरम एक्स-रे मुक्त इलेक्ट्रॉन लेजर डिवाइस द्वारा मूल योजना के रूप में अपनाया गया था, और सिद्धांत के प्रमाण से नरम एक्स-रे बैंड आउटगोइंग प्रकाश प्रवर्धन तक पूरी प्रक्रिया को पूरा किया। परिणाम बताते हैं कि इस नए तंत्र में पारंपरिक बहिर्जात बीज-प्रकार के ऑपरेटिंग तंत्र की तुलना में बहुत बेहतर वर्णक्रमीय गुण हैं, जो शोधकर्ताओं की स्व-विकसित अल्ट्राफास्ट एक्स-रे पल्स डायग्नोस्टिक तकनीक (https://doi.org/10.1016/j.fmre.2022.01.027) का उपयोग करके पल्स लंबाई नियंत्रण और अल्ट्राफास्ट पल्स पीढ़ी के संदर्भ में मान्य है। नाड़ी लंबाई नियंत्रण और अल्ट्राफास्ट पल्स पीढ़ी के संदर्भ में इस नए तंत्र के बेहतर प्रदर्शन को घर में विकसित एक अल्ट्राफास्ट एक्स-रे पल्स डायग्नोस्टिक तकनीक के उपयोग से आगे प्रदर्शित किया गया है। अनुसंधान के परिणाम उप-नैनोमीटर तरंग दैर्ध्य पर पूरी तरह से सुसंगत मुक्त-इलेक्ट्रॉन लेजर उत्पन्न करने के लिए एक व्यावहारिक मार्ग प्रदान करते हैं और एक्स-रे नॉनलाइनर ऑप्टिक्स और अल्ट्राफास्ट भौतिक रसायन विज्ञान के क्षेत्रों के लिए आदर्श अनुसंधान उपकरण प्रदान करेंगे।
दोनों इतालवी FERMI-FEL स्थापना और स्विट्जरलैंड में SwissFEL स्थापना वर्तमान में इस नए तंत्र का उपयोग कर अपने विकिरण प्रदर्शन को और बढ़ाने के लिए योजनाओं का प्रस्ताव कर रहे हैं। अनुसंधान कार्य को चीन के राष्ट्रीय प्रमुख अनुसंधान और विकास कार्यक्रम, राष्ट्रीय उत्कृष्ट युवा कोष कार्यक्रम, चीन के राष्ट्रीय प्राकृतिक विज्ञान फाउंडेशन और शंघाई प्रतिभा कार्यक्रम द्वारा समर्थित किया गया था।
उत्कृष्ट वर्णक्रमीय प्रदर्शन के साथ इको-हार्मोनिक कैस्केड मुक्त-इलेक्ट्रॉन लेजर: बाईं ओर पारंपरिक कैस्केड मोड, दाईं ओर इको-हार्मोनिक कैस्केड मोड।
एक्स-रे पल्स लंबाई समायोजन और अल्ट्राफास्ट पल्स पीढ़ी के लिए इको हार्मोनिक कैस्केड।
