Infrasarkanais brīvo elektronu lāzers pirmo reizi darbojas divu krāsu režīmā

Nesen Max Planka biedrības Frica Hābera institūts (FHI) Berlīnē, Vācijā, sasniedza tehnoloģisku pavērsienu – pirmo reizi infrasarkanais brīvo elektronu lāzers darbojās divu krāsu režīmā.
Šī pasaulē vadošā tehnoloģiskā inovācija ļauj veikt vienlaicīgus divu krāsu lāzera impulsu eksperimentus un paver jaunas iespējas tādiem lietojumiem kā laika procesu izpēte cietās vielās un molekulās.
Pašlaik visā pasaulē ir pieejami apmēram duci brīvo elektronu lāzeru, kas ir ļoti dažādi pēc izmēra (no dažiem metriem līdz dažiem kilometriem), viļņu garuma diapazonā (no mikroviļņiem līdz cietajiem rentgena stariem) un izmaksām (no miljoniem līdz vairāk nekā miljards). Tomēr tiem ir kopīga iezīme: tie visi rada intensīvus un īsus starojuma impulsus.
Pēdējās desmitgadēs brīvo elektronu lāzeri ir kļuvuši par nozīmīgu starojuma avotu, un tos plaši izmanto fundamentālajos pētījumos un lietišķajā zinātnē.
Ir zināms, ka Fritz Haber Institute (FHI) pētnieki kopā ar partneriem ASV ir izstrādājuši jaunu metodi, kas spēj ģenerēt divu dažādu krāsu infrasarkanos impulsus vienlaicīgi.
Šīs tehnoloģijas realizācija ir ģeniāla: brīvā elektronu stara plūsmā elektronu starus vispirms paātrina ar elektronu gāzes pedāli, lai sasniegtu ārkārtīgi augstu kinētisko enerģiju, kas ir tuvu gaismas ātrumam. Pēc tam šie ātrgaitas elektroni iziet cauri fluktuatoram un tiek piespiesti ciklotronam līdzīgā ceļā ar spēcīgu magnētisko lauku ar periodiskām polaritātes izmaiņām.
Elektronu oscilējošās darbības rezultātā rodas elektromagnētiskā starojuma emisija, kura viļņa garumu var precīzi kontrolēt, regulējot vai nu elektronu enerģiju, vai magnētiskā lauka stiprumu. Šī iemesla dēļ brīvo elektronu lāzeri (FEL) spēj radīt lāzeram līdzīgu starojumu gandrīz visās elektromagnētiskā spektra daļās, aptverot plašu diapazonu no gariem teraherciem līdz īsiem rentgena viļņu garumiem.
Kopš 2012. gada FHI FEL ir pastāvīgi darbojušies, radot intensīvu impulsu starojumu ar viļņu garumiem, kas ir nepārtraukti regulējami vidējā infrasarkanā (MIR) diapazonā no 2,8 mikroniem līdz 50 mikroniem. Pēdējos gados FHI zinātnieki un inženieri ir strādājuši pie divu krāsu paplašinājuma, veiksmīgi uzstādot otru FEL atzaru, lai radītu tālo infrasarkano (FIR) starojumu viļņu garumā no 5 līdz 170 mikroniem.
Šis jauninājums ne tikai paplašina FEL pielietojumu klāstu, bet arī paver jaunus ceļus to attīstībai zinātniskās pētniecības jomā.