自由電子激光是利用自由電子為工作媒質(zhì)產(chǎn)生的強(qiáng)相干輻射，它的產(chǎn)生機(jī)理不同于原子內(nèi)束縛電子的受激輻射。由于它的工作介質(zhì)是自由電子，因此稱為自由電子激光，這種激光的特點是激光波長和脈沖結(jié)構(gòu)可以根據(jù)需要進(jìn)行設(shè)計，并且能夠在大范圍內(nèi)連續(xù)調(diào)節(jié)，有著重要的應(yīng)用前景。
中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所強(qiáng)場激光物理國家重點實驗室徐至展、李儒新、劉建勝等在超強(qiáng)超短激光驅(qū)動的小型化自由電子激光新概念研究方面取得重要進(jìn)展，提出并實現(xiàn)了一種微型、瞬態(tài)的波蕩器方案。研究人員利用超強(qiáng)超短激光與金屬絲相互作用，在產(chǎn)生高能電子束的同時，巧妙地利用電荷分離效應(yīng)構(gòu)建了微型、瞬態(tài)的電子波蕩器，并基于該全新波蕩器方案獲得了非線性放大的強(qiáng)THz輻射輸出。這一最新研究成果2月27日在線發(fā)表于《自然-光子學(xué)》。
自由電子激光被稱為第四代光源，可以提供從遠(yuǎn)紅外到X射線波段的高亮度相干輻射，在物理、化學(xué)、材料科學(xué)、生命科學(xué)等領(lǐng)域具有前所未有的革命性應(yīng)用價值。傳統(tǒng)的自由電子激光基于射頻加速器產(chǎn)生高能電子束，再利用周期性排布的磁鐵構(gòu)成的波蕩器對電子束進(jìn)行扭擺與調(diào)制，最后輻射出高亮度相干輻射。無論是射頻電子加速器或由周期性磁鐵構(gòu)成的電子波蕩器都是體積龐大，造價昂貴。發(fā)展小型化、低成本的新一代自由電子激光，包括臺式化的電子加速器和波蕩器是科學(xué)界一直夢寐以求追逐的重大目標(biāo)。
飛秒強(qiáng)激光驅(qū)動的金屬絲波導(dǎo)螺旋波蕩器實現(xiàn)強(qiáng)THz輻射的系統(tǒng)示意圖
