పూర్తి సుసంగత స్వేచ్ఛా ఎలక్ట్రాన్ లేజర్ అధ్యయనంలో పురోగతి సాధించబడింది

చైనీస్ అకాడమీ ఆఫ్ సైన్సెస్ యొక్క ఫ్రీ ఎలక్ట్రాన్ లేజర్ బృందం, పూర్తి సంబద్ధ ఫ్రీ ఎలక్ట్రాన్ లేజర్‌ల పరిశోధనలో పురోగతి సాధించింది. షాంఘై సాఫ్ట్ ఎక్స్-రే ఫ్రీ ఎలక్ట్రాన్ లేజర్ ఫెసిలిటీ ఆధారంగా, చైనా ప్రతిపాదించిన ఎకో హార్మోనిక్ కాస్కేడ్ ఫ్రీ ఎలక్ట్రాన్ లేజర్ యొక్క కొత్త యంత్రాంగాన్ని విజయవంతంగా ధృవీకరించారు, మరియు అద్భుతమైన పనితీరుతో కూడిన సాఫ్ట్ ఎక్స్-రే సంబద్ధ వికిరణాన్ని పొందారు. ఇటీవల, ఈ ఫలితాలు "ఎకో-సామర్థ్యం గల హార్మోనిక్ కాస్కేడ్ ఫ్రీ ఎలక్ట్రాన్ లేజర్‌ల నుండి సంబద్ధ మరియు అతి తక్కువ నిడివి గల సాఫ్ట్ ఎక్స్-రే పల్స్‌లు" అనే శీర్షికతో ఆప్టికాలో ప్రచురించబడ్డాయి.

ఎక్స్-రే ఫ్రీ ఎలక్ట్రాన్ లేజర్ ప్రపంచంలోని అత్యంత అధునాతన కాంతి వనరులలో ఒకటి. ప్రస్తుతం, చాలా అంతర్జాతీయ ఎక్స్-రే ఫ్రీ ఎలక్ట్రాన్ లేజర్‌లు స్వీయ-వర్థక ఆకస్మిక ఉద్గార యంత్రాంగం (SASE)పై ఆధారపడి ఉన్నాయి. SASE చాలా అధిక శిఖర ప్రకాశం, ఫెమ్టో స్థాయి అతి తక్కువ పల్స్ వెడల్పు మరియు ఇతర అద్భుతమైన పనితీరును కలిగి ఉంది, కానీ శబ్దం వల్ల SASE కంపనానికి గురవుతుంది, దాని వికిరణ పల్స్ యొక్క పొందిక మరియు స్థిరత్వం అధికంగా ఉండదు, కాబట్టి ఇది ఎక్స్-రే బ్యాండ్ "లేజర్" కాదు. అంతర్జాతీయ ఫ్రీ ఎలక్ట్రాన్ లేజర్ రంగంలో అత్యంత ముఖ్యమైన అభివృద్ధి దిశలలో ఒకటి, సాంప్రదాయ లేజర్ నాణ్యతతో పూర్తి పొందిక గల ఎక్స్-రే వికిరణాన్ని ఉత్పత్తి చేయడం, మరియు దీనికి ముఖ్యమైన మార్గం బాహ్య సీడ్ ఫ్రీ ఎలక్ట్రాన్ లేజర్ ఆపరేటింగ్ యంత్రాంగాన్ని ఉపయోగించడం. బాహ్య సీడ్ ఫ్రీ ఎలక్ట్రాన్ లేజర్ యొక్క వికిరణం సీడ్ లేజర్ యొక్క లక్షణాలను వారసత్వంగా పొందుతుంది, మరియు పూర్తి పొందిక, 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 తక్కువ తరంగదైర్ఘ్య కవరేజ్ మరియు పల్స్ పొడవు సర్దుబాటు పరిధి పరిమితంగా ఉంటాయి. బాహ్య సీడ్ ఫ్రీ ఎలక్ట్రాన్ లేజర్ యొక్క తక్కువ తరంగదైర్ఘ్య పరిధిని మరింత విస్తరించడానికి, ఇటీవలి సంవత్సరాలలో ప్రపంచవ్యాప్తంగా ఎకో హార్మోనిక్ జనరేషన్ వంటి కొత్త ఫ్రీ ఎలక్ట్రాన్ లేజర్ ఆపరేటింగ్ మోడ్‌లు తీవ్రంగా అభివృద్ధి చేయబడుతున్నాయి.

చైనాలో అధిక లాభం గల ఫ్రీ ఎలక్ట్రాన్ లేజర్‌ను అభివృద్ధి చేయడానికి బాహ్య సీడ్ ఫ్రీ ఎలక్ట్రాన్ లేజర్ ఒక ప్రధాన సాంకేతిక మార్గం. ప్రస్తుతం, చైనాలోని నాలుగు అధిక లాభం గల ఫ్రీ ఎలక్ట్రాన్ లేజర్ పరికరాలు బాహ్య సీడ్ ఆపరేషన్ మోడ్‌ను అవలంబించాయి. షాంఘై డీప్ అల్ట్రావైలెట్ ఫ్రీ ఎలక్ట్రాన్ లేజర్ ఫెసిలిటీ మరియు షాంఘై సాఫ్ట్ ఎక్స్-రే ఫ్రీ ఎలక్ట్రాన్ లేజర్ ఫెసిలిటీ ఆధారంగా, శాస్త్రవేత్తలు మొదటి అంతర్జాతీయ ఎకో రకం ఫ్రీ ఎలక్ట్రాన్ లేజర్ కాంతి విస్తరణను మరియు మొదటి ఎక్స్‌ట్రీమ్ అల్ట్రావైలెట్ ఎకో రకం ఫ్రీ ఎలక్ట్రాన్ లేజర్ సంతృప్త విస్తరణను వరుసగా సాధించారు. బాహ్య సీడ్ ఫ్రీ ఎలక్ట్రాన్ లేజర్‌ను తక్కువ తరంగదైర్ఘ్యానికి మరింతగా ప్రోత్సహించడానికి, పరిశోధన బృందం స్వతంత్రంగా ఎకో హార్మోనిక్ కాస్కేడ్‌తో కూడిన పూర్తి సంబద్ధ 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 విస్తరణ వరకు మొత్తం ప్రక్రియను పూర్తి చేసింది. పరిశోధన ఫలితాలు చూపిస్తున్నదేమిటంటే, సాంప్రదాయ బాహ్య సీడ్ రకం రన్నింగ్ మెకానిజంతో పోలిస్తే, ఈ మెకానిజం చాలా అద్భుతమైన స్పెక్ట్రల్ లక్షణాలను కలిగి ఉంది. పరిశోధకులు స్వతంత్రంగా అభివృద్ధి చేసిన అల్ట్రాఫాస్ట్ ఎక్స్-రే పల్స్ డయాగ్నోసిస్ టెక్నాలజీని (https://doi.org/10.1016/j.fmre.2022.01.027) అవలంబించడం ద్వారా, పల్స్ పొడవు నియంత్రణ మరియు అల్ట్రాఫాస్ట్ పల్స్ ఉత్పత్తిలో ఈ కొత్త మెకానిజం యొక్క ఉన్నతమైన పనితీరు మరింతగా ధృవీకరించబడింది. సంబంధిత పరిశోధన ఫలితాలు సబ్‌నానోమీటర్ బ్యాండ్‌లో పూర్తిగా కోహెరెంట్ ఫ్రీ ఎలక్ట్రాన్ లేజర్‌ల ఉత్పత్తికి ఒక ఆచరణీయమైన సాంకేతిక మార్గాన్ని అందిస్తాయి మరియు ఎక్స్-రే నాన్‌లీనియర్ ఆప్టిక్స్ మరియు అల్ట్రాఫాస్ట్ ఫిజికల్ కెమిస్ట్రీ రంగాలకు ఒక ఆదర్శవంతమైన పరిశోధన సాధనాన్ని అందిస్తాయి.

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

ఎకో హార్మోనిక్ కాస్కేడ్ ద్వారా ఎక్స్-రే పల్స్ పొడవు సర్దుబాటు మరియు అత్యంత వేగవంతమైన పల్స్ ఉత్పత్తిని సాధించవచ్చు.