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我国首台高平均功率太赫兹自由电子激光装置首

发布时间:2017-12-03 阅读:

  中国首个大功率THz自由电子激光器首次饱和光 - 新闻

  近日,中国工程物理研究院(Zhongwuyuan)应用电子研究所主导的高平均功率太赫兹自由电子激光器(以下简称CTFEL器件)首次实现了光饱和,实现了稳定的运行。这标志着中国首个太赫兹自由电子激光器具有高重复频率和高占空比特性的完成,中国太赫兹光源正式进入自由电子激光器时代。

  太赫兹辐射通常是指电磁辐射的频率范围为0.1THz至10THz,其波长频带位于微波和红外光之间。这是人类还没有完全理解和利用的最后一波(光)光谱区间。自由电子激光(FEL)具有频率连续可调,功率大,线宽窄,方向性好,极化强度大,皮秒时间结构等优点,使THz波段的高功率理想完全覆盖在同一器件的赫兹源上所以FEL是目前最有前途的高功率可调谐相干光源。

  CTFEL器件依托国家重大科学仪器设备研制专项太赫兹科学仪器设备开发项目,于2011年正式启动,截至2016年底,完成器件研制和整体集成。该装置采用谐振式FEL技术路线,包括直流高压光阴极注入器,射频超导加速器,摆动器,激光谐振器,太赫兹传输和测量系统。 2017年9月20日,由专家组进行的面板测试和第三方测试表明,CTFEL器件在1.99THz,2.41THz和2.92THz三个频率下稳定。平均功率大于10W,最大功率达到17.9W。峰值脉冲功率均大于0.5MW,最高可达0.84MW。通过调节电子束能量和摇臂磁场强度,可以连续调节输出频率,技术指标达到国际先进水平。

  作为一种新型的相干太赫兹源,高平均功率,高峰值功率的太赫兹自由电子激光器在材料,生物医学等领域具有重要的应用价值。通过系统地研究强太赫兹波的作用机制和新材料,太赫兹电磁辐射与DNA相互作用机制的生物效应,发现物理规律和实验现象在强烈的太赫兹环境下为新的实验研究方法和新器件提供了设计和开发的理论基础。

  接下来,项目研究团队将充分利用现有的技术优势,尽快开展单位用户实验,通过多种渠道探索该装置的应用潜力和推广前景,以提供相关的学科研究和应用太赫兹辐射在其他高科技领域的支持。同时,FEL激光器的波长范围在现有器件的基础上进一步扩大,成为我国光源系统的重要组成部分,使我国的太赫兹光源技术和应用研究在世界范围内。

关键词: 电子科技