중국과학원 상하이광학정밀기계연구소 연구팀은 레이저 웨이크필드에 의해 가속된 전자빔 품질을 뚜렷하게 개선하고 혁신적 설계를 결합한 컴팩트 빕 전송 및 방사 시스템을 통해 실험에서 최초로 레이저 가속기에 기반한 자유전자 레이저 증폭 출력을 달성했다. 전형 레이저 파장은 27나노미터, 최단 레이저 파장은 10나노미터급, 단일 펄스 에너지는 100나노줄급(Nano-Joule-Level)에 달할 수 있다. 해당 연구 성과는 국제학술지 “Nature”에 게재되었다.

해당 연구는 세계 최초로 데스크톱 자유전자 레이저의 원리에 대한 실험적 검증을 완료하였으며 소형화, 저비용 자유전자 레이저 개발에 중요한 의미가 있다. 자유전자 레이저는 새로운 고휘도 X선 광원으로 물질의 내부 동적 구조를 감지하고 빛과 원자, 분자와 응집물질의 상호작용 과정을 연구하는데 사용할 수 있다.

연구팀은 다년간 레이저 가속 전자빔의 품질과 안정성을 개선하기 위한 연구를 통해 마침내 실험에서 극자외선 대역의 방사 신호를 관측했다. 전형 방사 파장은 27나노미터이고 단일 펄스 방사 에너지는 최대 150나노줄에 달할 수 있으며 궤도 편차 및 자발 방사 보정 등 방법을 통해 마지막 단계 언줄레이터에서 에너지 이득이 100배에 달함을 입증했다. 또한 세계 최초로 레이저 전자가속기에 기반하여 극자외선 대역의 자연 방사 증폭 출력을 달성했다.

연구팀은 향후 자유전자 레이저의 출력 전력과 광자에너지를 더욱 향상시키고 해당 연구 성과를 상하이 초강력 및 초단파 레이저 실험장치-시허(羲和)레이저장치 초고속 화학 및 거대분자 동역학 연구 플랫폼의 중요한 구성 부분으로 활용하여 오픈 공유할 계획이다.

정보출처 : http://digitalpaper.stdaily.com/http_www.kjrb.com/kjrb/html/2021-07/22/content_472268.htm?div=-1