Nyligen harFritz Haber Institute (FHI)från Max Planck Society i Berlin, Tyskland, uppnådde en teknisk milstolpe - den första operationen av en infraröd frielektronlaser i tvåfärgsläge.
Denna världsledande tekniska innovation gör simultana tvåfärgade laserpulsexperiment möjliga och öppnar för nya möjligheter för tillämpningar som studier av tidsprocesser i fasta ämnen och molekyler.
För närvarande finns det ett dussintal frielektronlasrar tillgängliga över hela världen, som varierar kraftigt i storlek (från några meter till några kilometer), våglängdsområde (från mikrovågor till hårda röntgenstrålar) och kostnad (från miljoner till mer än en miljard). Men de delar ett gemensamt drag: de producerar alla intensiva och korta strålningspulser.
Under de senaste decennierna har frielektronlasrar blivit en viktig strålningskälla och används i stor utsträckning inom grundforskning och tillämpad vetenskap.
Det är känt att forskare vid Fritz Haber Institute (FHI) tillsammans med partners i USA har utvecklat en ny metod som kan generera infraröda pulser i två olika färger samtidigt.
Förverkligandet av denna teknologi är genialiskt: I en fri elektronstråle ström accelereras elektronstrålarna först av en elektrongaspedal för att nå extremt höga kinetiska energier nära ljusets hastighet. Därefter passerar dessa höghastighetselektroner genom en fluktuator och tvingas in i en cyklotronliknande bana genom inverkan av ett starkt magnetfält med periodiskt skiftande polaritet.
Elektronernas oscillerande verkan resulterar i emission av elektromagnetisk strålning, vars våglängd kan kontrolleras exakt genom att justera antingen elektronenergin eller styrkan på magnetfältet. På grund av detta kan fria elektronlasrar (FEL) generera laserliknande strålning i nästan alla delar av det elektromagnetiska spektrumet, som täcker ett brett intervall från långa terahertz till korta röntgenvåglängder.
Sedan 2012 har FHI:s FEL:er fungerat stadigt och producerar intensiv pulsad strålning med våglängder som är kontinuerligt avstämbara i det mellaninfraröda (MIR) området, från 2,8 mikron till 50 mikron. Under de senaste åren har FHI:s forskare och ingenjörer arbetat med en tvåfärgsförlängning och framgångsrikt installerat en andra gren av FEL för att producera fjärrinfraröd (FIR) strålning vid våglängder mellan 5 och 170 mikron.
Denna innovation utökar inte bara tillämpningsområdet för FEL utan öppnar också nya vägar för deras utveckling inom området vetenskaplig forskning.
