X線自由電子レーザー発振器の研究は重要な結果を達成しました

最近、上海光源センターの自由電子レーザーチームは、X線自由電子レーザー発振器の研究において渦X線を生成する方法を提案しました。 研究によると、ゲイン離調を調整するだけで、X線自由電子レーザー発振器の出力を従来のガウス光から渦光に変えることができます。 7月17日、関連する結果が研究速報の形で「光学」に掲載されました。 これは、ジャーナルによって発行された最初のX線自由電子レーザー物理学研究であると報告されています。

渦光は特殊な性質を持つ一種の光であり、その生成、調整、検出は光学分野の研究のホットスポットです。渦光は、データ伝送、微視的粒子運動の操作、精密測定など、多くの分野で使用されてきました。渦光の発生には、通常、スパイラル位相板やホログラフィック回折格子などの加工が難しい光学デバイスが必要であり、非常に困難です。特に、X線渦光の発生は、早急に解決すべき重要な課題です。

自由電子レーザーは、粒子加速器をベースにした高輝度短パルスX線を発生する高度な光源であり、渦光と自由電子レーザーの組み合わせにより、フォトニックサイエンスに新たな機会が期待されています。現在、渦X線スキームを生成する自由電子レーザーはらせん状のアンジュレーターを必要とし、変調されたレーザーの高調波に作用しますが、これも実装が容易ではありません。

この問題を解決するために、研究者らは、X線自由電子レーザー発振器で完全にコヒーレントな渦光を生成する方法を提案しました。この方法は、光変換素子やヘリカルアンジュレータを必要とせず、ゲインデチューニングのみを使用して高次横モードのゲインを制御するため、従来のX線自由電子レーザー発振器で自然に渦光を生成します。上海硬X線自由電子レーザー装置のシミュレーション結果に基づいて、この方法は、1MHzの繰り返し周波数で単一パルスエネルギー100マイクロジュール渦Xビームを生成することができます。論文の対応する著者であり、中国科学院の上海高等研究所の研究者であるDeng Haixiaoは、中国科学院に、これが完全にコヒーレントな渦X線を生成する唯一の方法であると語った。 X線自由電子レーザー発振器の研究をさらに拡大し、新しい実験方法を開発するのに役立ちます重要な意味があります。

2008年にX線自由電子レーザー発振器の概念が提案されて以来、上海光源センターの自由電子レーザーチームはX線自由電子レーザー発振器の研究において多くの進歩を遂げ、関連する研究開発。 2012年には、X線自由電子レーザー発振器の高調波動作モードが提案されました。このモードでは、中エネルギーの電子バンチがX線自由電子レーザー発振器を駆動できるため、電子ビームのエネルギー要件が大幅に削減されます。 2018年には、ゲインライトガイド型X線自由電子レーザー発振器が提案されました。集束要素がない場合、ゲイン自己集束効果により、X線自由電子レーザー発振器の横モードを維持しながら、出力を維持できます。効率と安定性は影響を受けません。