我國超強超短激光驅動的小型化自由電子激光新概念研究獲進展

我國超強超短激光驅動的小型化自由電子激光新概念研究獲進展

中國科學院上海光學精密機械研究所的研究人員在超強超短激光驅動的小型化自由電子激光新概念研究方面取得了重要進展，提出并實現了一種微型、瞬態的電子波蕩器方案。

研究人員利用超強超短激光與金屬絲的相互作用，在產生高能電子束的同時，巧妙地利用電荷分離效應構建了微型、瞬態電子波蕩器，并基于該電子波蕩器方案獲得了非線性放大的強太赫茲輻射輸出。

研究人員利用一束超強超短激光輻照金屬絲靶，通過激光與等離子體的相互作用產生定向的高能電子發射，同時基于電荷分離在金屬絲上瞬間產生一個極強的徑向瞬態電場；該電場導引沿金屬絲方向附近發射的大量高能電子沿金屬絲傳輸并進行周期性的螺旋運動。這種螺旋運動產生了強太赫茲輻射，轉換效率達1%以上。實驗中，電子束能量約為100keV，瞬態波蕩器周期約為650μm；通過改變金屬絲的直徑可以改變徑向電場強度，從而改變波蕩器周期，獲得頻率可調諧的近單周期寬帶太赫茲輻射；通過調節金屬絲的長度，首次觀測到了太赫茲輻射強度隨傳輸距離的非線性放大效應，放大倍數達10倍以上。這種強太赫茲輻射源有望在材料探測研究方面獲得重要的應用。該項研究中電子束和波蕩器由同一束激光同時產生，這種波蕩器新概念有望進一步拓展，在短波長甚至X射線自由電子激光等領域得到重要應用。(新 華)