முழுமையாக ஒத்திசைவான கட்டற்ற எலக்ட்ரான் லேசர் பற்றிய ஆய்வில் முன்னேற்றம் ஏற்பட்டுள்ளது.

சீன அறிவியல் அகாதமியின் கட்டற்ற எலக்ட்ரான் லேசர் குழு, முழுமையாக ஒத்திசைவான கட்டற்ற எலக்ட்ரான் லேசர்கள் குறித்த ஆராய்ச்சியில் முன்னேற்றம் கண்டுள்ளது. ஷாங்காய் மென் எக்ஸ்-கதிர் கட்டற்ற எலக்ட்ரான் லேசர் மையத்தை அடிப்படையாகக் கொண்டு, சீனாவால் முன்மொழியப்பட்ட எதிரொலி ஹார்மோனிக் கேஸ்கேட் கட்டற்ற எலக்ட்ரான் லேசரின் புதிய இயங்குமுறை வெற்றிகரமாகச் சரிபார்க்கப்பட்டு, மிகச்சிறந்த செயல்திறன் கொண்ட மென் எக்ஸ்-கதிர் ஒத்திசைவான கதிர்வீச்சு பெறப்பட்டுள்ளது. சமீபத்தில், இந்த முடிவுகள் 'எதிரொலி-இயக்கப்பட்ட ஹார்மோனிக் கேஸ்கேட் கட்டற்ற எலக்ட்ரான் லேசர்களிலிருந்து வரும் ஒத்திசைவான மற்றும் மிகக் குறுகிய மென் எக்ஸ்-கதிர் துடிப்புகள்' என்ற தலைப்பில் ஆப்டிகா இதழில் வெளியிடப்பட்டன.

எக்ஸ்-கதிர் கட்டற்ற எலக்ட்ரான் லேசர் உலகின் மிகவும் மேம்பட்ட ஒளி மூலங்களில் ஒன்றாகும். தற்போது, ​​பெரும்பாலான சர்வதேச எக்ஸ்-கதிர் கட்டற்ற எலக்ட்ரான் லேசர்கள் சுய-பெருக்கும் தன்னிச்சையான உமிழ்வு பொறிமுறையை (SASE) அடிப்படையாகக் கொண்டுள்ளன. SASE மிக உயர்ந்த உச்ச பிரகாசம், ஃபெம்டோ அளவிலான மிகக் குறுகிய துடிப்பு அகலம் மற்றும் பிற சிறந்த செயல்திறன்களைக் கொண்டுள்ளது. ஆனால், இரைச்சலால் ஏற்படும் அதிர்வுகளால், அதன் கதிர்வீச்சுத் துடிப்பின் ஒத்திசைவும் நிலைத்தன்மையும் அதிகமாக இல்லை, இது ஒரு உண்மையான எக்ஸ்-கதிர் பட்டை "லேசர்" அல்ல. சர்வதேச கட்டற்ற எலக்ட்ரான் லேசர் துறையில் மிக முக்கியமான வளர்ச்சி திசைகளில் ஒன்று, வழக்கமான லேசர் தரத்துடன் முழுமையாக ஒத்திசைவான எக்ஸ்-கதிர் கதிர்வீச்சை உருவாக்குவதாகும். இதற்கான முக்கிய வழி, வெளிப்புற விதை கட்டற்ற எலக்ட்ரான் லேசர் இயக்கப் பொறிமுறையைப் பயன்படுத்துவதாகும். வெளிப்புற விதை கட்டற்ற எலக்ட்ரான் லேசரின் கதிர்வீச்சு, விதை லேசரின் பண்புகளைப் பெறுகிறது. மேலும், முழுமையான ஒத்திசைவு, கட்டக் கட்டுப்பாடு மற்றும் வெளிப்புற பம்ப் லேசருடன் துல்லியமான ஒத்திசைவு போன்ற சிறந்த பண்புகளைக் கொண்டுள்ளது. இருப்பினும், விதை லேசரின் அலைநீளம் மற்றும் துடிப்பு அகலத்தின் வரம்பு காரணமாக, வெளிப்புற விதை கட்டற்ற எலக்ட்ரான் லேசரின் குறுகிய அலைநீள வரம்பு மற்றும் துடிப்பு நீள சரிசெய்தல் வரம்பு ஆகியவை வரையறுக்கப்பட்டுள்ளன. வெளிப்புற விதை கட்டற்ற எலக்ட்ரான் லேசரின் குறுகிய அலைநீள வரம்பை மேலும் விரிவுபடுத்தும் பொருட்டு, எதிரொலி ஹார்மோனிக் உருவாக்கம் போன்ற புதிய கட்டற்ற எலக்ட்ரான் லேசர் இயக்க முறைகள் சமீபத்திய ஆண்டுகளில் உலகில் தீவிரமாக உருவாக்கப்பட்டு வருகின்றன.

சீனாவில் உயர் ஆதாய இலவச எலக்ட்ரான் லேசரை உருவாக்குவதற்கான முக்கிய தொழில்நுட்ப வழிகளில் ஒன்று வெளிப்புற விதை இலவச எலக்ட்ரான் லேசர் ஆகும். தற்போது, ​​சீனாவில் உள்ள நான்கு உயர் ஆதாய இலவச எலக்ட்ரான் லேசர் கருவிகளும் வெளிப்புற விதை செயல்பாட்டு முறையைப் பின்பற்றுகின்றன. ஷாங்காய் ஆழ் புற ஊதா இலவச எலக்ட்ரான் லேசர் வசதி மற்றும் ஷாங்காய் மென் எக்ஸ்-கதிர் இலவச எலக்ட்ரான் லேசர் வசதி ஆகியவற்றின் அடிப்படையில், விஞ்ஞானிகள் தொடர்ச்சியாக முதல் சர்வதேச எதிரொலி வகை இலவச எலக்ட்ரான் லேசர் ஒளிப் பெருக்கத்தையும், முதல் தீவிர புற ஊதா எதிரொலி வகை இலவச எலக்ட்ரான் லேசர் செறிவூட்டல் பெருக்கத்தையும் அடைந்துள்ளனர். வெளிப்புற விதை இலவச எலக்ட்ரான் லேசரை குறுகிய அலைநீளத்திற்கு மேலும் மேம்படுத்துவதற்காக, ஆய்வுக் குழு எதிரொலி ஹார்மோனிக் அடுக்கோடு கூடிய முழுமையான ஒத்திசைவான இலவச எலக்ட்ரான் லேசரின் ஒரு புதிய பொறிமுறையைத் தன்னிச்சையாக முன்மொழிந்தது. இது ஷாங்காய் மென் எக்ஸ்-கதிர் இலவச எலக்ட்ரான் லேசர் கருவியால் அடிப்படைத் திட்டமாக ஏற்றுக்கொள்ளப்பட்டு, மென் எக்ஸ்-கதிர் பட்டையில் கொள்கைச் சரிபார்ப்பிலிருந்து ஒளிப் பெருக்கம் வரையிலான முழு செயல்முறையையும் நிறைவு செய்தது. பாரம்பரிய வெளிப்புற விதை வகை இயக்க முறைமையுடன் ஒப்பிடுகையில், இந்த இயக்க முறைமை மிகச் சிறந்த நிறமாலை பண்புகளைக் கொண்டுள்ளது என்பதை ஆய்வு முடிவுகள் காட்டுகின்றன. அதிவேக எக்ஸ்-கதிர் துடிப்பு கண்டறியும் தொழில்நுட்பத்தை சுயாதீனமாக உருவாக்கிய ஆராய்ச்சியாளர்களின் (https://doi.org/10.1016/j.fmre.2022.01.027) பயன்பாட்டின் மூலம், துடிப்பு நீளக் கட்டுப்பாடு மற்றும் அதிவேக துடிப்பு உருவாக்கத்தில் இந்த புதிய இயக்க முறைமையின் உயர்ந்த செயல்திறன் மேலும் சரிபார்க்கப்பட்டுள்ளது. தொடர்புடைய இந்த ஆய்வு முடிவுகள், சப்நானோமீட்டர் அலைவரிசையில் முழுமையாக ஒத்திசைவான தடையற்ற எலக்ட்ரான் லேசர்களை உருவாக்குவதற்கான ஒரு சாத்தியமான தொழில்நுட்ப வழியை வழங்குகின்றன. மேலும், எக்ஸ்-கதிர் நேரியல் அல்லாத ஒளியியல் மற்றும் அதிவேக இயற்பியல் வேதியியல் ஆகிய துறைகளுக்கு இது ஒரு சிறந்த ஆராய்ச்சி கருவியாக அமையும்.

எக்கோ ஹார்மோனிக் கேஸ்கேட் ஃப்ரீ எலக்ட்ரான் லேசர் சிறந்த நிறமாலை செயல்திறனைக் கொண்டுள்ளது: இடதுபுறப் படம் வழக்கமான கேஸ்கேட் பயன்முறையையும், வலதுபுறப் படம் எக்கோ ஹார்மோனிக் கேஸ்கேட் பயன்முறையையும் காட்டுகிறது.

எதிரொலி ஹார்மோனிக் அடுக்கின் மூலம் எக்ஸ்-கதிர் துடிப்பு நீளச் சரிசெய்தலையும் அதிவேகத் துடிப்பு உருவாக்கத்தையும் செயல்படுத்த முடியும்.