Infrapuna-vabaelektron-laser töötab esimest korda kahevärvilises režiimis

Hiljuti saavutas Saksamaal Berliinis asuva Max Plancki Seltsi Fritz Haberi Instituut (FHI) tehnoloogilise verstaposti – esimest korda töötas infrapuna-vabaelektron-laser kahevärvilises režiimis.
See maailma juhtiv tehnoloogiline uuendus teeb võimalikuks samaaegsed kahevärvilised laserimpulsskatsed ja avab uusi võimalusi selliste rakenduste jaoks nagu tahkete ainete ja molekulide ajaprotsesside uurimine.
Praegu on maailmas saadaval kümmekond vabade elektronide laserit, mille suurus (mõnest meetrist mõne kilomeetrini), lainepikkuse ulatus (mikrolainetest kõva röntgenikiirguseni) ja maksumus (miljonitest kuni rohkem kui miljard). Siiski on neil ühine tunnus: nad kõik tekitavad intensiivseid ja lühikesi kiirgusimpulsse.
Viimastel aastakümnetel on vabade elektronide laserid muutunud oluliseks kiirgusallikaks ning neid kasutatakse laialdaselt alusuuringutes ja rakendusteaduses.
Teadaolevalt on Fritz Haberi Instituudi (FHI) teadlased koos Ameerika Ühendriikide partneritega välja töötanud uue meetodi, mis on võimeline genereerima samaaegselt kahte erinevat värvi infrapunaimpulsse.
Selle tehnoloogia teostus on geniaalne: vabas elektronkiire voos kiirendatakse elektronkiire esmalt elektrongaasi pedaaliga, et saavutada ülikõrge kineetiline energia, mis on lähedane valguse kiirusele. Seejärel läbivad need kiired elektronid fluktuaatorit ja sunnitakse perioodiliste polaarsuse muutustega tugeva magnetvälja toimel tsüklotronilaadsele teele.
Elektronide võnkuv toime toob kaasa elektromagnetkiirguse emissiooni, mille lainepikkust saab täpselt reguleerida kas elektronide energiat või magnetvälja tugevust reguleerides. Seetõttu on vaba elektronlaserid (FEL-id) võimelised genereerima laseritaolist kiirgust peaaegu kõigis elektromagnetilise spektri osades, hõlmates laia vahemikku pikkadest terahertsidest kuni lühikeste röntgenikiirguse lainepikkusteni.
Alates 2012. aastast on FHI FEL-id pidevalt töötanud, tekitades intensiivset impulsskiirgust lainepikkustega, mis on pidevalt häälestatavad keskmise infrapuna (MIR) vahemikus 2,8 mikronist 50 mikronini. Viimastel aastatel on FHI teadlased ja insenerid töötanud kahevärvilise laienduse kallal, paigaldades edukalt FEL-i teise haru, et tekitada kaug-infrapuna (FIR) kiirgust lainepikkustel 5–170 mikronit.
See uuendus mitte ainult ei laienda FEL-ide rakenduste valikut, vaid avab ka uusi võimalusi nende arendamiseks teadusuuringute valdkonnas.