Nedávno,Fritz Haber Institute (FHI)společnosti Maxe Plancka v Berlíně v Německu dosáhla technologického milníku – prvního provozu infračerveného laseru s volnými elektrony ve dvoubarevném režimu.
Tato světová technologická inovace umožňuje simultánní dvoubarevné laserové pulzní experimenty a otevírá nové možnosti pro aplikace, jako je studium časových procesů v pevných látkách a molekulách.
V současné době je na celém světě k dispozici asi tucet laserů s volnými elektrony, které se velmi liší velikostí (od několika metrů do několika kilometrů), rozsahem vlnových délek (od mikrovln po tvrdé rentgenové záření) a cenou (od milionů po více než miliarda). Mají však společný rys: všechny produkují intenzivní a krátké pulzy záření.
V posledních desetiletích se lasery s volnými elektrony staly důležitým zdrojem záření a jsou široce používány v základním výzkumu a aplikované vědě.
Je známo, že výzkumníci z Fritz Haber Institute (FHI) spolu s partnery ve Spojených státech vyvinuli novou metodu, která je schopna generovat infračervené pulsy dvou různých barev současně.
Realizace této technologie je důmyslná: V proudu volného elektronového paprsku jsou elektronové paprsky nejprve urychleny elektronovým plynovým pedálem, aby dosáhly extrémně vysokých kinetických energií blízkých rychlosti světla. Následně tyto vysokorychlostní elektrony projdou fluktuátorem a působením silného magnetického pole s periodicky se měnící polaritou jsou vytlačeny do cyklotronové dráhy.
Oscilační působení elektronů má za následek emisi elektromagnetického záření, jehož vlnovou délku lze přesně řídit úpravou buď energie elektronu, nebo síly magnetického pole. Z tohoto důvodu jsou lasery s volnými elektrony (FEL) schopny generovat záření podobné laseru téměř ve všech částech elektromagnetického spektra, které pokrývá široký rozsah od dlouhých terahertzů po krátké vlnové délky rentgenového záření.
Od roku 2012 fungují FEL FHI stabilně a produkují intenzivní pulzní záření s vlnovými délkami, které jsou plynule laditelné v rozsahu středního infračerveného záření (MIR), od 2,8 mikronů do 50 mikronů. V posledních letech vědci a inženýři FHI pracovali na dvoubarevném rozšíření a úspěšně instalovali druhou větev FEL pro produkci vzdáleného infračerveného záření (FIR) o vlnových délkách mezi 5 a 170 mikrony.
Tato inovace nejen rozšiřuje rozsah aplikací pro FEL, ale také otevírá nové cesty pro jejich rozvoj v oblasti vědeckého výzkumu.
