上海应物所在储存环自由电子激光方面研究取得进展

近日，中国科学院上海应用物理研究所研究人员提出了一种基于储存环光源 产生高亮度、全相干辐射光的新机制。研究表明，这种运行机制能够充分利用储存环电子束的特点，通过较简单的装置改造就能实现飞秒量级高峰值亮度X射线脉冲的产生，从而大幅增强储存环光源 的性能。相关研究成果于近日在线发表在自然出版集团（Nature Publishing Group）旗下的期刊《科学报告》上（Scientific Reports 7：4724 (2017)）。

基于储存环的第三代同步辐射光源已经成为支撑物理、化学、材料、医学、生命科学等学科开展基础和应用研究的一种最主要的大科学平台。第三代同步辐射光源具有平均亮度高、脉冲能量稳定和同时支持多用户运行等诸多优点。然而，受原理限制它也同时存在着峰值亮度较低、脉冲长度较长和纵向没有相干性等缺点。为克服储存环光源的这些缺点，人们正在发展X射线自由电子激光。与此同时，近些年随着衍射极限储存环光源的发展，人们开始探索基于储存环产生全相干自由电子激光的可行性，并提出了一些新的方案。

上海应用物理研究所的研究人员结合储存环和自由电子激光的特点提出了一种新的电子束团操控机制，这种机制充分利用了储存环中电子束团垂直方向发散角很小的优点，结合外种子型自由电子激光中的激光调制方法就可以将横向很小的发散角转化为纵向尺度很小的微聚束，进而产生高次谐波辐射。基于现有的常规激光和磁铁技术，借助于这种新型运行机制有望在储存环上直接产生同时具备高重复频率、超短脉冲和全相干特性的真空深紫外和X射线波段的辐射脉冲，为基于储存环开展超快泵浦-探测实验以及高分辨率的谱学和成像实验提供了可行的技术路线，同时也为储存环自由电子激光的实现提供了新的思路。（自由电子激光技术部 供稿）

基于储存环产生真空深紫外及X射线波段超短辐射脉冲的原理示意图