上海應物所在儲存環自由電子雷射方面研究取得進展

2020-11-27 OFweek維科網

中國科學院上海應用物理研究所研究人員近日提出了一種基於儲存環光源產生高亮度、全相干輻射光的新機制。研究表明，這種運行機制能夠充分利用儲存環電子束的特點，通過較簡單的裝置改造就能實現飛秒量級高峰值亮度X射線脈衝的產生，從而大幅增強儲存環光源的性能。相關研究成果於近日在線發表在自然出版集團（Nature Publishing Group）旗下的期刊《科學報告》上（Scientific Reports 7：4724 (2017)）。

基於儲存環的第三代同步輻射光源已經成為支撐物理、化學、材料、醫學、生命科學等學科開展基礎和應用研究的一種最主要的大科學平臺。第三代同步輻射光源具有平均亮度高、脈衝能量穩定和同時支持多用戶運行等諸多優點。然而，受原理限制它也同時存在著峰值亮度較低、脈衝長度較長和縱向沒有相干性等缺點。為克服儲存環光源的這些缺點，人們正在發展X射線自由電子雷射。與此同時，近些年隨著衍射極限儲存環光源的發展，人們開始探索基於儲存環產生全相干自由電子雷射的可行性，並提出了一些新的方案。

上海應用物理研究所的研究人員結合儲存環和自由電子雷射的特點提出了一種新的電子束團操控機制，這種機制充分利用了儲存環中電子束團垂直方向發散角很小的優點，結合外種子型自由電子雷射中的雷射調製方法就可以將橫向很小的發散角轉化為縱向尺度很小的微聚束，進而產生高次諧波輻射。基於現有的常規雷射和磁鐵技術，藉助於這種新型運行機制有望在儲存環上直接產生同時具備高重複頻率、超短脈衝和全相干特性的真空深紫外和X射線波段的輻射脈衝，為基於儲存環開展超快泵浦-探測實驗以及高解析度的譜學和成像實驗提供了可行的技術路線，同時也為儲存環自由電子雷射的實現提供了新的思路。（自由電子雷射技術部 供稿）

基於儲存環產生真空深紫外及X射線波段超短輻射脈衝的原理示意圖

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