Pred kratkim jeInštitut Fritz Haber (FHI)družbe Max Planck iz Berlina v Nemčiji dosegel tehnološki mejnik – prvo delovanje infrardečega laserja s prostimi elektroni v dvobarvnem načinu.
Ta vodilna tehnološka inovacija na svetu omogoča sočasne poskuse z dvobarvnim laserskim impulzom in odpira nove možnosti za aplikacije, kot je preučevanje časovnih procesov v trdnih snoveh in molekulah.
Trenutno je po vsem svetu na voljo približno ducat laserjev s prostimi elektroni, ki se zelo razlikujejo po velikosti (od nekaj metrov do nekaj kilometrov), razponu valovnih dolžin (od mikrovalov do trdih rentgenskih žarkov) in ceni (od milijonov do več kot milijarda). Vendar pa imajo skupno lastnost: vsi proizvajajo intenzivne in kratke impulze sevanja.
V zadnjih desetletjih so laserji s prostimi elektroni postali pomemben vir sevanja in se pogosto uporabljajo v osnovnih raziskavah in uporabni znanosti.
Znano je, da so raziskovalci na Inštitutu Fritz Haber (FHI) skupaj s partnerji v ZDA razvili novo metodo, ki je sposobna generirati infrardeče impulze dveh različnih barv hkrati.
Izvedba te tehnologije je genialna: v toku prostega elektronskega žarka se elektronski žarki najprej pospešijo s pedalom za elektronski plin, da dosežejo izjemno visoke kinetične energije blizu svetlobne hitrosti. Nato ti hitri elektroni preidejo skozi fluktuator in so zaradi delovanja močnega magnetnega polja s periodično spreminjajočo se polariteto prisiljeni na ciklotronsko pot.
Posledica nihanja elektronov je oddajanje elektromagnetnega sevanja, katerega valovno dolžino je mogoče natančno nadzorovati s prilagajanjem bodisi energije elektronov ali jakosti magnetnega polja. Zaradi tega lahko laserji s prostimi elektroni (FEL) ustvarjajo lasersko podobno sevanje v skoraj vseh delih elektromagnetnega spektra, ki pokrivajo širok razpon od dolgih terahercev do kratkih valovnih dolžin rentgenskih žarkov.
Od leta 2012 FEL-ji FEL delujejo enakomerno in proizvajajo intenzivno impulzno sevanje z valovno dolžino, ki jo je mogoče nenehno nastavljati v srednjem infrardečem območju (MIR), od 2,8 mikronov do 50 mikronov. V zadnjih letih so znanstveniki in inženirji FHI delali na dvobarvni razširitvi in uspešno namestili drugo vejo FEL za proizvodnjo daljnega infrardečega (FIR) sevanja pri valovnih dolžinah med 5 in 170 mikroni.
Ta inovacija ne le širi obseg uporabe za FEL, ampak odpira tudi nove poti za njihov razvoj na področju znanstvenih raziskav.
