我國(guó)超強(qiáng)超短激光驅(qū)動(dòng)的小型化自由電子激光新概念研究獲進(jìn)展

中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所的研究人員在超強(qiáng)超短激光驅(qū)動(dòng)的小型化自由電子激光新概念研究方面取得了重要進(jìn)展，提出并實(shí)現(xiàn)了一種微型、瞬態(tài)的電子波蕩器方案。

研究人員利用超強(qiáng)超短激光與金屬絲的相互作用，在產(chǎn)生高能電子束的同時(shí)，巧妙地利用電荷分離效應(yīng)構(gòu)建了微型、瞬態(tài)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(qiáng)太赫茲輻射輸出。

研究人員利用一束超強(qiáng)超短激光輻照金屬絲靶，通過(guò)激光與等離子體的相互作用產(chǎn)生定向的高能電子發(fā)射，同時(shí)基于電荷分離在金屬絲上瞬間產(chǎn)生一個(gè)極強(qiáng)的徑向瞬態(tài)電場(chǎng)；該電場(chǎng)導(dǎo)引沿金屬絲方向附近發(fā)射的大量高能電子沿金屬絲傳輸并進(jìn)行周期性的螺旋運(yùn)動(dòng)。這種螺旋運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生了強(qiáng)太赫茲輻射，轉(zhuǎn)換效率達(dá)1%以上。實(shí)驗(yàn)中，電子束能量約為100keV，瞬態(tài)波蕩器周期約為650μm；通過(guò)改變金屬絲的直徑可以改變徑向電場(chǎng)強(qiáng)度，從而改變波蕩器周期，獲得頻率可調(diào)諧的近單周期寬帶太赫茲輻射；通過(guò)調(diào)節(jié)金屬絲的長(zhǎng)度，首次觀測(cè)到了太赫茲輻射強(qiáng)度隨傳輸距離的非線性放大效應(yīng)，放大倍數(shù)達(dá)10倍以上。這種強(qiáng)太赫茲輻射源有望在材料探測(cè)研究方面獲得重要的應(yīng)用。該項(xiàng)研究中電子束和波蕩器由同一束激光同時(shí)產(chǎn)生，這種波蕩器新概念有望進(jìn)一步拓展，在短波長(zhǎng)甚至X射線自由電子激光等領(lǐng)域得到重要應(yīng)用。(新 華)