പൂർണ്ണമായും കോഹെറന്റ് ഫ്രീ ഇലക്ട്രോൺ ലേസറിനെക്കുറിച്ചുള്ള പഠനത്തിൽ പുരോഗതി ഉണ്ടായിട്ടുണ്ട്.

ചൈനീസ് അക്കാദമി ഓഫ് സയൻസസിലെ ഫ്രീ ഇലക്ട്രോൺ ലേസർ ടീം പൂർണ്ണമായും കോഹെറന്റ് ഫ്രീ ഇലക്ട്രോൺ ലേസറുകളുടെ ഗവേഷണത്തിൽ പുരോഗതി കൈവരിച്ചു. ഷാങ്ഹായ് സോഫ്റ്റ് എക്സ്-റേ ഫ്രീ ഇലക്ട്രോൺ ലേസർ ഫെസിലിറ്റിയെ അടിസ്ഥാനമാക്കി, ചൈന നിർദ്ദേശിച്ച എക്കോ ഹാർമോണിക് കാസ്കേഡ് ഫ്രീ ഇലക്ട്രോൺ ലേസറിന്റെ പുതിയ സംവിധാനം വിജയകരമായി പരിശോധിച്ചുറപ്പിച്ചു, മികച്ച പ്രകടനത്തോടെയുള്ള സോഫ്റ്റ് എക്സ്-റേ കോഹെറന്റ് റേഡിയേഷൻ ലഭിച്ചു. അടുത്തിടെ, ഒപ്റ്റിക്കയിൽ കോഹെറന്റ്, എക്കോ-എനേബിൾഡ് ഹാർമോണിക് കാസ്കേഡ് ഫ്രീ ഇലക്ട്രോൺ ലേസറുകളിൽ നിന്നുള്ള അൾട്രാ-ഷോർട്ട് സോഫ്റ്റ് എക്സ്-റേ പൾസുകൾ എന്ന തലക്കെട്ടിൽ ഫലങ്ങൾ പ്രസിദ്ധീകരിച്ചു.

ലോകത്തിലെ ഏറ്റവും നൂതനമായ പ്രകാശ സ്രോതസ്സുകളിൽ ഒന്നാണ് എക്സ്-റേ ഫ്രീ ഇലക്ട്രോൺ ലേസർ. നിലവിൽ, മിക്ക അന്താരാഷ്ട്ര എക്സ്-റേ ഫ്രീ ഇലക്ട്രോൺ ലേസറുകളും സെൽഫ്-ആംപ്ലിഫൈയിംഗ് സ്പോട്ടാനോയിസ് എമിഷൻ മെക്കാനിസത്തെ (SASE) അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ളതാണ്, SASE-ന് വളരെ ഉയർന്ന പീക്ക് ബ്രൈറ്റ്‌നസും ഫെംറ്റോ ലെവൽ അൾട്രാ-ഷോർട്ട് പൾസ് വീതിയും മറ്റ് മികച്ച പ്രകടനവുമുണ്ട്, എന്നാൽ SASE വൈബ്രേഷൻ ബൈ നോയ്‌സ്, അതിന്റെ റേഡിയേഷൻ പൾസിന്റെ കോഹറൻസും സ്ഥിരതയും ഉയർന്നതല്ല, എക്സ്-റേ ബാൻഡ് "ലേസർ" അല്ല. അന്താരാഷ്ട്ര ഫ്രീ ഇലക്ട്രോൺ ലേസർ മേഖലയിലെ ഏറ്റവും പ്രധാനപ്പെട്ട വികസന ദിശകളിലൊന്ന് പരമ്പരാഗത ലേസർ ഗുണനിലവാരമുള്ള പൂർണ്ണമായും കോഹറന്റ് എക്സ്-റേ വികിരണം സൃഷ്ടിക്കുക എന്നതാണ്, കൂടാതെ പ്രധാന മാർഗം ബാഹ്യ സീഡ് ഫ്രീ ഇലക്ട്രോൺ ലേസർ ഓപ്പറേറ്റിംഗ് മെക്കാനിസം ഉപയോഗിക്കുക എന്നതാണ്. ബാഹ്യ സീഡ് ഫ്രീ ഇലക്ട്രോൺ ലേസറിന്റെ വികിരണം സീഡ് ലേസറിന്റെ സവിശേഷതകൾ അവകാശമാക്കുന്നു, കൂടാതെ പൂർണ്ണ കോഹറൻസ്, ഫേസ് കൺട്രോൾ, ബാഹ്യ പമ്പ് ലേസറുമായി കൃത്യമായ സിൻക്രൊണൈസേഷൻ തുടങ്ങിയ മികച്ച സവിശേഷതകളുണ്ട്. എന്നിരുന്നാലും, സീഡ് ലേസറിന്റെ തരംഗദൈർഘ്യത്തിന്റെയും പൾസ് വീതിയുടെയും പരിമിതി കാരണം, പുറം സീഡ് ഫ്രീ ഇലക്ട്രോൺ ലേസറിന്റെ ഹ്രസ്വ തരംഗദൈർഘ്യ കവറേജും പൾസ് നീള ക്രമീകരണ ശ്രേണിയും പരിമിതമാണ്. ബാഹ്യ സീഡ് ഫ്രീ ഇലക്ട്രോൺ ലേസറിന്റെ ഹ്രസ്വ തരംഗദൈർഘ്യ കവറേജ് കൂടുതൽ വികസിപ്പിക്കുന്നതിനായി, എക്കോ ഹാർമോണിക് ജനറേഷൻ പോലുള്ള പുതിയ ഫ്രീ ഇലക്ട്രോൺ ലേസർ ഓപ്പറേറ്റിംഗ് മോഡുകൾ സമീപ വർഷങ്ങളിൽ ലോകത്ത് ശക്തമായി വികസിപ്പിച്ചുകൊണ്ടിരിക്കുന്നു.

ചൈനയിൽ ഹൈ ഗെയിൻ ഫ്രീ ഇലക്ട്രോൺ ലേസർ വികസിപ്പിക്കുന്നതിനുള്ള പ്രധാന സാങ്കേതിക മാർഗങ്ങളിലൊന്നാണ് എക്സ്റ്റേണൽ സീഡ് ഫ്രീ ഇലക്ട്രോൺ ലേസർ. നിലവിൽ, ചൈനയിലെ നാല് ഹൈ ഗെയിൻ ഫ്രീ ഇലക്ട്രോൺ ലേസർ ഉപകരണങ്ങളും എക്സ്റ്റേണൽ സീഡ് ഓപ്പറേഷൻ മോഡ് സ്വീകരിച്ചിട്ടുണ്ട്. ഷാങ്ഹായ് ഡീപ് അൾട്രാവയലറ്റ് ഫ്രീ ഇലക്ട്രോൺ ലേസർ ഫെസിലിറ്റി, ഷാങ്ഹായ് സോഫ്റ്റ് എക്സ്-റേ ഫ്രീ ഇലക്ട്രോൺ ലേസർ ഫെസിലിറ്റി എന്നിവയെ അടിസ്ഥാനമാക്കി, ശാസ്ത്രജ്ഞർ തുടർച്ചയായി ആദ്യത്തെ അന്താരാഷ്ട്ര എക്കോ ടൈപ്പ് ഫ്രീ ഇലക്ട്രോൺ ലേസർ ലൈറ്റ് ആംപ്ലിഫിക്കേഷനും ആദ്യത്തെ എക്സ്ട്രീം അൾട്രാവയലറ്റ് എക്കോ ടൈപ്പ് ഫ്രീ ഇലക്ട്രോൺ ലേസർ സാച്ചുറേഷൻ ആംപ്ലിഫിക്കേഷനും നേടിയിട്ടുണ്ട്. എക്സ്റ്റേണൽ സീഡ് ഫ്രീ ഇലക്ട്രോൺ ലേസറിനെ ഹ്രസ്വ തരംഗദൈർഘ്യത്തിലേക്ക് കൂടുതൽ പ്രോത്സാഹിപ്പിക്കുന്നതിനായി, ഗവേഷണ സംഘം സ്വതന്ത്രമായി എക്കോ ഹാർമോണിക് കാസ്കേഡുള്ള പൂർണ്ണമായും കോഹെറന്റ് ഫ്രീ ഇലക്ട്രോൺ ലേസറിന്റെ ഒരു പുതിയ സംവിധാനം നിർദ്ദേശിച്ചു, ഇത് ഷാങ്ഹായ് സോഫ്റ്റ് എക്സ്-റേ ഫ്രീ ഇലക്ട്രോൺ ലേസർ ഉപകരണം അടിസ്ഥാന പദ്ധതിയായി സ്വീകരിച്ചു, കൂടാതെ തത്വ പരിശോധന മുതൽ സോഫ്റ്റ് എക്സ്-റേ ബാൻഡിൽ ലൈറ്റ് ആംപ്ലിഫിക്കേഷൻ വരെയുള്ള മുഴുവൻ പ്രക്രിയയും പൂർത്തിയാക്കി. പരമ്പരാഗത ബാഹ്യ വിത്ത് തരം റണ്ണിംഗ് മെക്കാനിസവുമായി താരതമ്യപ്പെടുത്തുമ്പോൾ, ഈ മെക്കാനിസത്തിന് വളരെ മികച്ച സ്പെക്ട്രൽ സ്വഭാവസവിശേഷതകൾ ഉണ്ടെന്ന് ഗവേഷണ ഫലങ്ങൾ കാണിക്കുന്നു, ഗവേഷകർ അൾട്രാഫാസ്റ്റ് എക്സ്-റേ പൾസ് രോഗനിർണയ സാങ്കേതികവിദ്യയുടെ സ്വതന്ത്ര വികസനം സ്വീകരിച്ചതിലൂടെ (https://doi.org/10.1016/j.fmre.2022.01.027), പൾസ് നീള നിയന്ത്രണത്തിലും അൾട്രാഫാസ്റ്റ് പൾസ് ജനറേഷനിലും ഈ പുതിയ മെക്കാനിസത്തിന്റെ മികച്ച പ്രകടനം കൂടുതൽ പരിശോധിച്ചുറപ്പിച്ചിരിക്കുന്നു. സബ്നാനോമീറ്റർ ബാൻഡിൽ പൂർണ്ണമായും കോഹെറന്റ് ഫ്രീ ഇലക്ട്രോൺ ലേസറുകൾ സൃഷ്ടിക്കുന്നതിനുള്ള ഒരു സാധ്യമായ സാങ്കേതിക മാർഗം പ്രസക്തമായ ഗവേഷണ ഫലങ്ങൾ നൽകുന്നു, കൂടാതെ എക്സ്-റേ നോൺലീനിയർ ഒപ്റ്റിക്സ്, അൾട്രാഫാസ്റ്റ് ഫിസിക്കൽ കെമിസ്ട്രി എന്നീ മേഖലകൾക്ക് അനുയോജ്യമായ ഒരു ഗവേഷണ ഉപകരണം നൽകും.

എക്കോ ഹാർമോണിക് കാസ്കേഡ് ഫ്രീ ഇലക്ട്രോൺ ലേസറിന് മികച്ച സ്പെക്ട്രൽ പ്രകടനമുണ്ട്: ഇടതുവശത്തുള്ള ചിത്രം പരമ്പരാഗത കാസ്കേഡ് മോഡും വലതുവശത്തുള്ള ചിത്രം എക്കോ ഹാർമോണിക് കാസ്കേഡ് മോഡുമാണ്.

എക്കോ ഹാർമോണിക് കാസ്കേഡ് വഴി എക്സ്-റേ പൾസ് നീള ക്രമീകരണവും അൾട്രാ ഫാസ്റ്റ് പൾസ് ജനറേഷനും സാധ്യമാണ്.