“这个成就又是一个里程碑式的成就，科学成就是杰出的，这个里程碑将为新的应用创造新的可能性……”“对同行的研究人员将产生重大影响，是一项重大的技术突破……”这是国际同行对中科院上海光学精密机械研究所基于激光加速器的小型化自由电子激光器研究成果的评价。该研究成果作为封面文章发表在7月22日（Nature）杂志的Nature上。

稍微有点物理知识的人都知道，自由电子激光器是目前最先进的光源之一，具有波长可调、超高峰值亮度、超快时间分辨率、超高空间分辨率。特点，可以应用于几乎所有的基础研究领域。但是，进一步的推广和普及还需要克服如何实现装置的小型化的问题。此外，对于驱动桌面自由电子激光器，电子束的质量和稳定性仍面临诸多问题和挑战，相关研究尚处于起步阶段。

十年磨一剑，位于上海光学精密机械研究所嘉定，国家重点领域中科院激光物理实验室不仅自主研发了高性能重复频率超强超短激光装置，而且通过实验显着提高了激光驱动尾流场加速的电子束质量.据中科院上海光机所研究员王文涛介绍，虽然可能采取不同的技术路径，但小型化桌面自由电子激光器的发展是必然的。该研究所的这一新成果将“公里级”设备的“桌面”缩小到12米设备，这是发展小型化、低成本的自由电子激光器的关键一步，更有利于推广和应用。

同时，研究团队结合创新设计的紧凑型光束传输和辐射系统，实现了第一台激光基于加速器的自由电子激光的放大输出，典型的激光波长为27纳米，最短激光波长可达10纳米，单脉冲能量可达100纳焦。在全球率先完成桌面自由电子激光原理的实验验证。小型化、低成本的自由电子激光器具有重要意义。 “比如，自由电子激光的输出，过去就像飞机起飞前在跑道上滑行，积累能量。现在，通过我们的实验，证明了弹射也是可行的，而且稳定、高质量。”王文涛说。

目前相关研究工作已获得国家基金委重大仪器专项和中国科学院科学战略先导项目（B类），国家基金重大项目支持，中国科学院青年促进会优秀会员。未来，研究团队将进一步提高自由电子激光器的输出功率和光子能量，作为上海超强超短激光器超快化学与高分子动力学研究平台的重要组成部分实验装置（“西河”激光装置）。开放分享。

多年来，中科院上海光机所研究团队一直致力于提高激光加速电子束的质量和稳定性。通过设计特殊的等离子体密度分布结构，优化和控制电子束的注入过程和加速度。通过这个过程，电子束的整体质量（包括能量耗散、发射率、功率等）得到了有效的提升。

来源：上海嘉定

文章来源：《机械设计与研究》 网址: http://www.jxsjyyj.cn/zonghexinwen/2021/0724/1206.html