పూర్తిగా పొందికైన ఉచిత ఎలక్ట్రాన్ లేజర్ అధ్యయనంలో పురోగతి సాధించబడింది

చైనీస్ అకాడమీ ఆఫ్ సైన్సెస్ యొక్క ఫ్రీ ఎలక్ట్రాన్ లేజర్ బృందం పూర్తిగా కోహెరెంట్ ఫ్రీ ఎలక్ట్రాన్ లేజర్‌ల పరిశోధనలో పురోగతి సాధించింది. షాంఘై సాఫ్ట్ ఎక్స్-రే ఫ్రీ ఎలక్ట్రాన్ లేజర్ ఫెసిలిటీ ఆధారంగా, చైనా ప్రతిపాదించిన ఎకో హార్మోనిక్ క్యాస్కేడ్ ఫ్రీ ఎలక్ట్రాన్ లేజర్ యొక్క కొత్త మెకానిజం విజయవంతంగా ధృవీకరించబడింది మరియు అద్భుతమైన పనితీరుతో సాఫ్ట్ ఎక్స్-రే కోహెరెంట్ రేడియేషన్ పొందబడింది. ఇటీవల, ఫలితాలు ఆప్టికాలో కోహెరెంట్ మరియు ఎకో-ఎనేబుల్డ్ హార్మోనిక్ క్యాస్కేడ్ ఫ్రీ ఎలక్ట్రాన్ లేజర్‌ల నుండి అల్ట్రా-షార్ట్ సాఫ్ట్ ఎక్స్-రే పల్స్ అనే శీర్షికతో ప్రచురించబడ్డాయి.

ఎక్స్-రే ఫ్రీ ఎలక్ట్రాన్ లేజర్ ప్రపంచంలోని అత్యంత అధునాతన కాంతి వనరులలో ఒకటి. ప్రస్తుతం, అంతర్జాతీయ ఎక్స్-రే ఫ్రీ ఎలక్ట్రాన్ లేజర్‌లలో ఎక్కువ భాగం సెల్ఫ్-యాంప్లిఫైయింగ్ స్పాంటేనియస్ ఎమిషన్ మెకానిజం (SASE)పై ఆధారపడి ఉన్నాయి, SASE చాలా ఎక్కువ పీక్ బ్రైట్‌నెస్ మరియు ఫెమ్టో లెవల్ అల్ట్రా-షార్ట్ పల్స్ వెడల్పు మరియు ఇతర అద్భుతమైన పనితీరును కలిగి ఉంది, కానీ శబ్దం ద్వారా SASE వైబ్రేషన్, దాని రేడియేషన్ పల్స్ యొక్క పొందిక మరియు స్థిరత్వం ఎక్కువగా లేవు, ఇది ఎక్స్-రే బ్యాండ్ "లేజర్" కాదు. అంతర్జాతీయ ఫ్రీ ఎలక్ట్రాన్ లేజర్ రంగంలో అత్యంత ముఖ్యమైన అభివృద్ధి దిశలలో ఒకటి సాంప్రదాయ లేజర్ నాణ్యతతో పూర్తిగా పొందికైన ఎక్స్-రే రేడియేషన్‌ను ఉత్పత్తి చేయడం మరియు ముఖ్యమైన మార్గం బాహ్య సీడ్ ఫ్రీ ఎలక్ట్రాన్ లేజర్ ఆపరేటింగ్ మెకానిజంను ఉపయోగించడం. బాహ్య సీడ్ ఫ్రీ ఎలక్ట్రాన్ లేజర్ యొక్క రేడియేషన్ సీడ్ లేజర్ యొక్క లక్షణాలను వారసత్వంగా పొందుతుంది మరియు పూర్తి కోహరెన్స్, దశ నియంత్రణ మరియు బాహ్య పంప్ లేజర్‌తో ఖచ్చితమైన సమకాలీకరణ వంటి అద్భుతమైన లక్షణాలను కలిగి ఉంటుంది. అయితే, సీడ్ లేజర్ యొక్క తరంగదైర్ఘ్యం మరియు పల్స్ వెడల్పు పరిమితి కారణంగా, బాహ్య సీడ్ ఫ్రీ ఎలక్ట్రాన్ లేజర్ యొక్క చిన్న తరంగదైర్ఘ్యం కవరేజ్ మరియు పల్స్ పొడవు సర్దుబాటు పరిధి పరిమితంగా ఉంటాయి. బాహ్య సీడ్ ఫ్రీ ఎలక్ట్రాన్ లేజర్ యొక్క స్వల్ప తరంగదైర్ఘ్య కవరేజీని మరింత విస్తరించడానికి, ఇటీవలి సంవత్సరాలలో ప్రపంచంలో ఎకో హార్మోనిక్ జనరేషన్ వంటి కొత్త ఫ్రీ ఎలక్ట్రాన్ లేజర్ ఆపరేటింగ్ మోడ్‌లు తీవ్రంగా అభివృద్ధి చేయబడుతున్నాయి.

చైనాలో హై గెయిన్ ఫ్రీ ఎలక్ట్రాన్ లేజర్‌ను అభివృద్ధి చేయడానికి ఎక్స్‌టర్నల్ సీడ్ ఫ్రీ ఎలక్ట్రాన్ లేజర్ ప్రధాన సాంకేతిక మార్గాలలో ఒకటి. ప్రస్తుతం, చైనాలోని నాలుగు హై గెయిన్ ఫ్రీ ఎలక్ట్రాన్ లేజర్ పరికరాలు ఎక్స్‌టర్నల్ సీడ్ ఆపరేషన్ మోడ్‌ను స్వీకరించాయి. షాంఘై డీప్ అల్ట్రావయోలెట్ ఫ్రీ ఎలక్ట్రాన్ లేజర్ ఫెసిలిటీ మరియు షాంఘై సాఫ్ట్ ఎక్స్-రే ఫ్రీ ఎలక్ట్రాన్ లేజర్ ఫెసిలిటీ ఆధారంగా, శాస్త్రవేత్తలు మొదటి అంతర్జాతీయ ఎకో టైప్ ఫ్రీ ఎలక్ట్రాన్ లేజర్ లైట్ యాంప్లిఫికేషన్ మరియు మొదటి ఎక్స్‌ట్రీమ్ అతినీలలోహిత ఎకో టైప్ ఫ్రీ ఎలక్ట్రాన్ లేజర్ సాచురేషన్ యాంప్లిఫికేషన్‌ను వరుసగా సాధించారు. ఎక్స్‌టర్నల్ సీడ్ ఫ్రీ ఎకో లేజర్‌ను తక్కువ తరంగదైర్ఘ్యానికి మరింత ప్రోత్సహించడానికి, పరిశోధనా బృందం స్వతంత్రంగా ఎకో హార్మోనిక్ క్యాస్కేడ్‌తో పూర్తిగా కోహెరెంట్ ఫ్రీ ఎలక్ట్రాన్ లేజర్ యొక్క కొత్త యంత్రాంగాన్ని ప్రతిపాదించింది, దీనిని షాంఘై సాఫ్ట్ ఎక్స్-రే ఫ్రీ ఎలక్ట్రాన్ లేజర్ పరికరం ప్రాథమిక పథకంగా స్వీకరించింది మరియు సూత్ర ధృవీకరణ నుండి సాఫ్ట్ ఎక్స్-రే బ్యాండ్‌లో కాంతి యాంప్లిఫికేషన్ వరకు మొత్తం ప్రక్రియను పూర్తి చేసింది. సాంప్రదాయ బాహ్య విత్తన రకం రన్నింగ్ మెకానిజంతో పోలిస్తే, ఈ యంత్రాంగం చాలా అద్భుతమైన వర్ణపట లక్షణాలను కలిగి ఉందని పరిశోధన ఫలితాలు చూపిస్తున్నాయి, పరిశోధకులు అల్ట్రాఫాస్ట్ ఎక్స్-రే పల్స్ నిర్ధారణ సాంకేతికత (https://doi.org/10.1016/j.fmre.2022.01.027) యొక్క స్వతంత్ర అభివృద్ధిని స్వీకరించడం ద్వారా, పల్స్ పొడవు నియంత్రణ మరియు అల్ట్రాఫాస్ట్ పల్స్ ఉత్పత్తిలో ఈ కొత్త యంత్రాంగం యొక్క అత్యుత్తమ పనితీరు మరింత ధృవీకరించబడింది. సంబంధిత పరిశోధన ఫలితాలు సబ్‌నానోమీటర్ బ్యాండ్‌లో పూర్తిగా పొందికైన ఉచిత ఎలక్ట్రాన్ లేజర్‌ల ఉత్పత్తికి సాధ్యమయ్యే సాంకేతిక మార్గాన్ని అందిస్తాయి మరియు ఎక్స్-రే నాన్‌లీనియర్ ఆప్టిక్స్ మరియు అల్ట్రాఫాస్ట్ ఫిజికల్ కెమిస్ట్రీ రంగాలకు ఆదర్శవంతమైన పరిశోధన సాధనాన్ని అందిస్తాయి.

ఎకో హార్మోనిక్ క్యాస్కేడ్ ఫ్రీ ఎలక్ట్రాన్ లేజర్ అద్భుతమైన స్పెక్ట్రల్ పనితీరును కలిగి ఉంది: ఎడమ చిత్రం సాంప్రదాయ క్యాస్కేడ్ మోడ్, మరియు కుడి చిత్రం ఎకో హార్మోనిక్ క్యాస్కేడ్ మోడ్.

ఎక్స్-రే పల్స్ పొడవు సర్దుబాటు మరియు అల్ట్రాఫాస్ట్ పల్స్ జనరేషన్‌ను ఎకో హార్మోనిక్ క్యాస్కేడ్ ద్వారా గ్రహించవచ్చు.