Laserul cu electroni liberi cu infraroșu funcționează pentru prima dată în modul bicolor

Recent, Institutul Fritz Haber (FHI) al Societății Max Planck din Berlin, Germania, a atins o etapă tehnologică - prima dată când un laser cu electroni liberi în infraroșu a funcționat în modul bicolor.
Această inovație tehnologică de vârf face posibile experimente simultane cu impulsuri laser în două culori și deschide noi posibilități pentru aplicații precum studiul proceselor de timp în solide și molecule.
În prezent, există aproximativ o duzină de lasere cu electroni liberi disponibile în întreaga lume, care variază foarte mult în dimensiune (de la câțiva metri la câțiva kilometri), interval de lungimi de undă (de la microunde la raze X dure) și cost (de la milioane la mai mult de un miliard). Cu toate acestea, au o caracteristică comună: toate produc impulsuri intense și scurte de radiații.
În ultimele decenii, laserele cu electroni liberi au devenit o sursă importantă de radiații și sunt utilizate pe scară largă în cercetarea fundamentală și știința aplicată.
Se știe că cercetătorii de la Institutul Fritz Haber (FHI), împreună cu parteneri din Statele Unite, au dezvoltat o nouă metodă care este capabilă să genereze impulsuri infraroșii de două culori diferite simultan.
Realizarea acestei tehnologii este ingenioasă: într-un flux de fascicul de electroni liber, fasciculele de electroni sunt mai întâi accelerate de o pedală de gaz de electroni pentru a atinge energii cinetice extrem de mari apropiate de viteza luminii. Ulterior, acești electroni de mare viteză trec printr-un fluctuator și sunt forțați pe o cale asemănătoare ciclotronului de un câmp magnetic puternic cu modificări periodice de polaritate.
Acțiunea oscilantă a electronilor are ca rezultat emisia de radiație electromagnetică, a cărei lungime de undă poate fi controlată cu precizie prin ajustarea fie a energiei electronilor, fie a intensității câmpului magnetic. Din acest motiv, laserele cu electroni liberi (FEL) sunt capabile să genereze radiații asemănătoare laserului în aproape toate părțile spectrului electromagnetic, acoperind o gamă largă de la teraherți lungi până la lungimi de undă scurte de raze X.
Din 2012, FEL-urile FHI au funcționat în mod constant, producând radiații intense pulsate cu lungimi de undă care sunt reglabile continuu în domeniul infraroșu mediu (MIR), de la 2,8 microni la 50 microni. În ultimii ani, oamenii de știință și inginerii de la FHI au lucrat la o extensie în două culori, instalând cu succes oa doua ramură a FEL pentru a produce radiații în infraroșu îndepărtat (FIR) la lungimi de undă cuprinse între 5 și 170 de microni.
Această inovație nu numai că extinde gama de aplicații pentru FEL, dar deschide și noi căi pentru dezvoltarea acestora în domeniul cercetării științifice.