自由电子激光的新进展

1 向X射线激光器迈进2000年2月在汉堡市DESY实验室超导TESLA试验装置（TTF）工作的国际研究小组创造了自由电子激光最短波长记录。从9个国家38个院所来的140名学者取得的成就是获得波长109nm的远紫外辐射振荡。以前使用同类自放大自发辐射自由电子激光器（SASE FEL)取得的最佳结果是波长530nm。后来经过数个星期的艰辛工作，又将波长降低至80nm（图1）[1]。为了取得这项成果，研究组运用了TTF的超导直线加速器的电子束。为了能在～６nm软X射线区工作，目前正对该装置做进一步的完善，可望于2003年准备就绪。该装置的建成为实现主…     

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自由电子激光波长突破 2 0 0 nm　　俄罗斯建造的 OK- 4激光器成为第一台以低于2 0 0 nm的深紫外波长 (“真空”紫外 )发射的自由电子激光器 ,它在杜克大学成功地发射了 193.7nm这样极短波长的激光。激光物理学家认为 2 0 0 nm是自由电子激光特有的技术障碍 ,因为用于产生自由电子激光的反射镜在如此短的波长下通常损耗非常高 ,并迅速退化。杜克大学物理学副教授 Vladimir L itvinenko说 :“这是我们的‘千年虫’问题。我认为在公元 2 0 0 0年前自由电子激光波长无法达到 2 0 0 nm”。包括准分子激光器在内的某些常规激光器可利用其他材料…     

大型自由电子激光器输出创世界记录

能源部托玛斯·杰菲逊国家加速器实验室的科学家一直在大力提高该室自由电子激光器的功率 ,已吸引美国海军的 12 0 0万美元投资。两年前 ,海军取消了对该室自由电子激光研究的资助 ,因为该激光器虽然可能有很高的功率 ,但有可能永远达不到打下天空中导弹的水平。但是该室科学家却为激光确定了一项新的任务干扰导弹的寻的系统 ,因此重新赢得了海军的资助。杰菲逊实验室 1999年 7月份宣布 ,该室的自由电子激光器在 3.1μm处平均功率输出 1.72 k W的近衍射极限光束 ,创造了一项世界记录。此种大型自由电子激光器以 7MHz的重复率 ,产生脉宽约 …     

自由电子激光振荡器在190nm运转

自由电子激光器（FEL））可以采用两种不同的腔模式:一种是自放大的自发发射（SASE）,没有腔镜,只有一个通道直接通过;另一种是传统的激光振荡器,含有腔镜。自由电子激光振荡可以提供高度的空间和时间相干性,而不象SASE。但是SASE模式的自由电子激光器发射短波长较为容易,这类激光器的输出可达到100nm.现在,一群科学家们将高质量的FEL振荡器推进到了190nm,他们来自:意     

美杰斐逊实验室为导弹防御改进自由电子激光器

一直在建造世界上最高功率自由电子激光器（FEL）的美国杰斐逊实验室目前正计划进行一系列改进，使他们的FEL在未来几年能满足各种防御需要，其中包括导弹防御。海军一直是该实验室FEL工作最大的赞助者。海军对这一代激光器已投资了１１８０万美元，并且还将花费１５００万美元将该激光器功率提高到１０kW。海军多年来一直在参与开发定向能技术，但由于大量的技术问题，特别是化学激光器的工作波长，使其发射的激光在到达目标之前就被大气吸收，因此他们已经放弃了高功率化学激光器的开发，但对利用激光器保护舰船对付巡航导弹一直颇有…     

利用沟道辐射获得X激光

Motz首次提出自由电子激光器，而斯坦福小组又在实验上成功地获得了波长3.4 μm激光。但是,要用它来获得X激光就很困难,原因是波长很短,无反射镜。本文提出一种可以用来获得X激光的新型装置，办法是利用弯晶的沟道辐射,而X射线正好作为动力衍射波在晶体中传播。     

用自由电子激光产生高次谐波

布鲁克海文国家实验室与阿贡国家实验室已演示一种高增益谐波产生自由电子激光器 ,他们希望它能导致发展出硬 X射线激光。其原理论证实验已有叙述 ,在布鲁克海文用一 0 .5MW CO2 激光的 2 0 0 ps1 .0 6 μm脉冲作种籽脉冲。种籽脉冲在一次波荡器与 4 0 Me V电子束相互作用 ,产生能量调制。色散磁铁将此能量调制转化为相干空间密度调制 ,在第二波荡器产生 5.3μm相干光。研究者计划用 Ti∶宝石激光器的 2 6 6nm的三次谐波作种籽 ,输入该装置 ,产生真空紫外光。进一步的实验可使用更多的增益级 ,使输出提高至 X射线区。用自由电子激光产生…     

X射线激光研究的新进展

十多年来，世界各国的激光物理学家一直试图在实验室内建立相干X射线辐射源。1984年10月，劳仑斯·利弗莫尔实验室的一个研究小组首先完成了第一台软X射线激光器。在波士顿召开的美国物理学会等离子体学科年会上，小组的领导人Dennis Matthews和Mordecai Rosen发表了其研究结果。他们有一百多次试验的周密诊断，表明他们得到的近20 nm的两种波长的辐射不仅比自发发射辐射强700多倍,这些谱线的行为还具有激光的种种特征。这是自六十年代末提出第一个理论方案以来X射线激光探索的一个里程碑。利弗莫尔花了五年的时间，进行了五十多个有证明文件的系列实验，终于在该室的Novette激光-靶辐照装置上取得成功。这个四十多人的研究小组里，有理论家、实验家和制靶专家;如今,他们正努力争取更高的效率，更高的功率和更短的波长。     

单波长和双波长可调谐的掺镱锁模光纤激光器

为了获得不同中心波长的锁模脉冲，采用带有保偏光纤的Sagnac环滤波器和半导体可饱和吸收镜搭建了结构紧凑的可调谐锁模激光器，并进行了实验验证。结果表明，当该激光器工作在单波长锁模状态时，具有良好的波长调谐功能，其输出波长在1031 nm～1040 nm范围内连续可调；该激光器还能输出稳定的双波长异步脉冲序列，两波长间隔在10 nm左右，且各波长的带宽可通过偏振控制器调节。该研究可以为搭建结构紧凑的可调谐激光器提供设计方案。     

自由电子激光器：未来的亮光源

多年来，光学研究人员的一个目标是在现有其它光源很弱发射的波长上产生相干辐射。自由电子激光器（ＦＥＬ）迅速填补了较普通光源留下的电磁波谱空白。由于自由电子激光器能产生高峰值功率和高平均功率以及波长的可调谐性，它是很诱人的。与普通激光器相比，自由电子激光...     

1μm全光纤调Q激光器问世

最近美国的一个科研小组成功开发了波长1064nm的全光纤调Q激光器。该激光器仅由腔体中的光纤元件组成，没有庞大的外部元件。接下来他们将在整个1030～1070nm波段开发类似的激光器，并提高功率，扩大波长范围。该全光纤调Q激光器可以用于航天通讯和传感，或多光子荧光显微成像、精密机械、光纤传感器、非线性变频、光学时域产生双折射。     

双波长光纤光栅外腔半导体激光器中波长转换

提出了基于双波长光纤光栅外腔半导体激光器增益饱和效应的全光波长转换方案，特点是可将输入信号同时转换到激光器的2个波长上。在静态波长转换实验中，观察到了1554.8nm输入信号对激光器1531.5nm与1549.4nm波长输出功率的增益饱和作用。表明可实现输入信号到激光器的两个波长的同时转换。     

罗姆刷新非极性激光器的振荡波长记录

罗姆已将采用GaN结晶非极性面的半导体激光器（非极性激光器）的振荡波长增大至463nm。这一数值是在脉冲振荡时测量到的。463nm是非极性激光器目前最长的振荡波长。该公司和日本东北大学研究小组刚通过脉冲振荡将振荡波长增至约452nm。振荡波长为452nm时的阈值电流约为130mA左右，此次将阈值电流进一步减小至41mA，是原来的约1／3。     

自由电子激光器能量回收系统

美国洛斯·阿拉莫斯国家实验室的科学家已成功地试验了一种能量回收系统，用以回收能量供该室自由电子激光器运转之用。     

激光传能研究新进展

1999年10月,参众两院委员会批准了一项1000万美元的国防预算,用于能源部托马斯.杰弗逊实验室的国家加速器实验室的自由电子激光器升级。对利用自由电子激光器从地面向在轨人造卫星传送能量感兴趣的研究者来说,该预算的通过无疑是个好消息。1998年夏天杰弗逊实验室宣布他们已成功演示1.7kW自由电子激光器,这对劳伦斯.伯克利国家实验室的物理学家AlexanderZholents是个好迹象。他说杰弗逊实验室的实验表明,通过设计规范升级,自由电子激光功率可控制地按照预想增加。“这表明他们可以达到设计目标。”如果折衷的国防预算最终被国会和总统批准…     

1994年度的自由电子激光器概况

自从短波长自由电子激光器（ＦＥＬ）在斯坦佛大学首次运转以来过去了十八年，至今已取得许多巨大成就，本文讨论红外、呆见、紫外和Ｘ射线波长区的自由电子激光器的概况。     

自由电子激光器

自由电子激光器前言自由电子激光器作为一种波长可调、高功率、高效率的激光器，世界各地都在积极开发。自从１９７７年斯坦福大学红外激光振荡成功１）以来，经１５年的研究开发，已实现从波长２４０ｎｍ的紫外２）到波长１ｍｍ前后的远红外振荡。日本电气学会光量子器件...     

中国科学院国家重点实验室制造出1.33mQD激光器

中国科学院国家重点实验室的一个研究小组制造出1.33μm GaAs衬底量子点(QD)激光器。中国科学院称,该激光器结构含InAsQDs,通过自组织形式,激光器可在室温下连续波工作。GaAs基QD激光器的开关速度比InP激光器的快,功耗也比它的小。四年前,该研究小组首次制造出分子束外延生长的发射波长为0.9—1.1μm的InAs基QD激光器。2002年其发射波长扩大到1.3μm。此后,他们进一步提高发射波长,QD密度达到4×1010cm-2。上述研究人员准备对这种激光器进行改造以投入实际应用,并正在研究其它可采用的材料,包括GaInAs/GaAsSb,用这些材料可制造出…     

基于光栅腔的Er∶YSGG固体激光器单模输出特性

针对稀土晶体红外激光器的模式选择和波长控制问题，提出了一种基于光栅耦合的两面镜谐振腔。利用光栅周期性表面的高反射率、频率选择性和角度调谐性质实现了掺铒钇钪镓石榴石晶体（Er∶YSGG）的单一激光模式输出和波长控制。实验结果表明，当光栅角度在21.1°～21.6°范围变化时，Er∶YSGG激光器输出单一模式，波长从2796.8 nm切换到2824.4 nm，输出功率为4.3 mW。该光栅两面镜腔为稀土晶体红外激光器的单模输出提供了一种简易且有效的技术方案。     

贝耳实验室研究超短腔激光器

贝耳实验室的科学家们测量了几种超短腔半导体激光器的脉冲持续时间与激射波长的关系。这种薄膜器件仅有几微米长，能在近红外区几个波长处产生微微秒脉冲。据该室斯通（J. Stone)和威森费尔德（J. W. Wiesenfeld)说，这种器件是很吸引人的,因为它有可能代替钕玻璃和色心激光器。