我国超强超短激光驱动的小型化自由电子激光新概念研究获进展

我国超强超短激光驱动的小型化自由电子激光新概念研究获进展

中国科学院上海光学精密机械研究所的研究人员在超强超短激光驱动的小型化自由电子激光新概念研究方面取得了重要进展，提出并实现了一种微型、瞬态的电子波荡器方案。

研究人员利用超强超短激光与金属丝的相互作用，在产生高能电子束的同时，巧妙地利用电荷分离效应构建了微型、瞬态电子波荡器，并基于该电子波荡器方案获得了非线性放大的强太赫兹辐射输出。

研究人员利用一束超强超短激光辐照金属丝靶，通过激光与等离子体的相互作用产生定向的高能电子发射，同时基于电荷分离在金属丝上瞬间产生一个极强的径向瞬态电场；该电场导引沿金属丝方向附近发射的大量高能电子沿金属丝传输并进行周期性的螺旋运动。这种螺旋运动产生了强太赫兹辐射，转换效率达1%以上。实验中，电子束能量约为100keV，瞬态波荡器周期约为650μm；通过改变金属丝的直径可以改变径向电场强度，从而改变波荡器周期，获得频率可调谐的近单周期宽带太赫兹辐射；通过调节金属丝的长度，首次观测到了太赫兹辐射强度随传输距离的非线性放大效应，放大倍数达10倍以上。这种强太赫兹辐射源有望在材料探测研究方面获得重要的应用。该项研究中电子束和波荡器由同一束激光同时产生，这种波荡器新概念有望进一步拓展，在短波长甚至X射线自由电子激光等领域得到重要应用。(新 华)