Lasing de electrones libres a 27 nanómetros basado en un acelerador de campo de vigilia láser

Área de la Ciencia:

• La física
• Ciencia del acelerador
• Ciencia de los fotones

Sus antecedentes:

• Los láseres de electrones libres de rayos X (XFEL) proporcionan una radiación intensa y coherente crucial para la biología estructural y la química.
• Las instalaciones actuales de XFEL dependen de aceleradores de radiofrecuencia grandes y costosos.
• Las opciones de aceleradores compactos y económicos son muy buscadas.

Objetivo del estudio:

• Demostrar la viabilidad del uso de aceleradores de campo láser (LWA) para aplicaciones XFEL.
• Para superar el desafío de la mala calidad del haz de electrones de los LWA para el láser.
• Para lograr una ganancia exponencial en la radiación del ondulador utilizando haces de electrones impulsados por LWA.

Principales métodos:

• Configuración experimental que utiliza tres onduladores.
• Generación de rayos de electrones a través de la aceleración del campo de vigilia láser.
• Medición de las características de la radiación del ondulador amplificado.

Principales resultados:

• Demostración experimental exitosa de la amplificación de la radiación del ondulador en el régimen de ganancia exponencial.
• Se alcanzó una energía de radiación máxima de aproximadamente 150 nanojoules a 27 nm.
• Observé una ganancia de potencia de 100 veces en el tercer ondulador, confirmando el láser.

Conclusiones:

• Prueba de principio para el láser de electrones libres utilizando aceleradores de campo de vigilia láser.
• Abre el camino para el desarrollo de XFELs compactos y económicos.
• Amplía las aplicaciones potenciales de la tecnología XFEL mediante la miniaturización.