Лазер на свободных электронах
Лазер на свободных электронах, или FEL, является лазером, который производит очень яркий луч света. По сути, это супер-фонарик. Он обладает теми же оптическими свойствами, что и обычные лазеры, например, излучает луч, состоящий из когерентного электромагнитного излучения, которое может достигать высокой мощности. FEL использовал принципы работы для формирования луча, которые очень отличаются от принципов работы обычного лазера. В отличие от газовых, жидкостных или твердотельных лазеров, таких как диодные лазеры, в которых электроны возбуждаются при связывании с атомами, в ФЭЛах в качестве среды, в которой происходит свободное движение через магнитную структуру, используется релятивистский пучок электронов, отсюда и термин "свободный электрон". Лазер на свободных электронах имеет самый широкий диапазон частот из всех типов лазеров и может быть широко перестраиваемым, в настоящее время длина волны варьируется от микроволн, через терагерцовое излучение и инфракрасное, до видимого спектра, до ультрафиолетового, до рентгеновского излучения.
Лазеры на свободных электронах были изобретены Джоном Мэди в 1976 году в Стэнфордском университете. Работа строится на исследованиях Ханса Мотца и его коллег, которые сделали первый в Стэнфорде в 1953 году ундулятор с использованием магнитной конфигурации вирглера, которая лежит в основе лазера на свободных электронах. Мэди использовал электронный луч 24 МэВ и 5-метровый виглер для усиления сигнала. Вскоре после этого другие лаборатории с ускорителями приступили к разработке таких лазеров.
Лазеры на свободных электронах используют много электричества, когда они работают. Чтобы уменьшить энергию, необходимую для их работы, ученый использует линейный ускоритель рекуперации энергии для рециркуляции пучка электронов высокой энергии, который активирует лазер.
Свободно-электронный лазер FELIX на FOM (Nieuwegein)
Вопросы и ответы
В: Что такое лазер на свободных электронах?
О: Лазер на свободных электронах, или FEL, - это лазер, который производит очень яркий луч света. Он обладает теми же оптическими свойствами, что и обычные лазеры, например, испускает луч, состоящий из когерентного электромагнитного излучения, которое может достигать высокой мощности. В отличие от газовых, жидкостных или твердотельных лазеров, таких как диодные лазеры, в которых электроны возбуждаются, будучи связанными с атомами, в FEL в качестве излучающей среды используется релятивистский электронный пучок, который свободно движется через магнитную структуру.
В: Какой диапазон частот охватывает лазер на свободных электронах?
О: Лазер на свободных электронах имеет самый широкий диапазон частот среди всех типов лазеров и может быть широко перестраиваемым. В настоящее время его длина волны варьируется от микроволн, терагерцового излучения и инфракрасного излучения до видимого спектра, ультрафиолета и рентгеновских лучей.
В: Кто изобрел лазер на свободных электронах?
О: Лазеры на свободных электронах были изобретены Джоном Мейди в 1976 году в Стэнфордском университете.
В: Что использовалось для усиления сигналов в ранних экспериментах с FELs?
О: Для ранних экспериментов с FELs Джон Мейди использовал электронный луч 24 МэВ и вигглер длиной 5 м для усиления сигналов.
В: Кто разработал раннюю версию того, что впоследствии станет FEL?
О: Ганс Мотц и его коллеги разработали раннюю версию того, что станет ФЭЛ в Стэнфорде в 1953 году, используя магнитную конфигурацию вигглера, которая лежит в основе лазера на свободных электронах.
В: Сколько электроэнергии потребляют FEL-лазеры во время работы?
О: Лазеры на свободных электронах потребляют много электроэнергии во время работы.
В: Как ученые могут уменьшить энергию, необходимую для работы?
О: Для уменьшения энергии, необходимой для работы, ученые используют линейный ускоритель с рекуперацией энергии для переработки высокоэнергетического электронного пучка, который активирует лазер.
