中国科学家证实自由电子激光设备可以大大“瘦身”

中新网上海7月22日电(记者周琳、董瑞峰)记者22日从中国科学院上海光学与精细力学研究所获悉，该所研究团队通过实验首次实现了基于激光加速器的自由电子激光放大输出，并在国际上率先完成了桌面自由电子激光原理的实验验证，对小型化、低成本自由电子激光器的发展具有重要意义。相关研究成果于2021年7月22日作为封面文章发表于《自然》杂志。

目前世界上运行的X射线自由电子激光装置只有8个，主要是基于传统加速器对电子束进行加速，都需要公里量级的科学仪器。这次我们的科研团队采用了激光加速器的新方式，从实验层面证实了这种装置的规模可以缩短到十米量级。

“例如，电子束加速需要一条‘跑道’。传统方式相当于客机起飞，需要很长的跑道；我们采用了一种新的激光加速方式，可以在短距离内将电子束加速到很高的速度，就像在航母上弹射一架‘战斗机’一样，大大缩短了所需的距离。”中国科学院上海光学与力学研究所研究员王说。

2004年《自然》杂志发表了一篇文章，这是第一个验证超短激光可以驱动尾波场电子加速，产生一定质量的电子束的国际实验，被称为“梦束”。中国科学院上海光学与力学研究所副所长冷宇新表示，该团队在前述研究中取得了进一步突破，并证实了可用且可控的激光驱动电子束可用于研制桌面自由电子激光装置，“相当于从燧发枪升级为狙击枪，电子束可以更快、更准地命中”。

自由电子激光是实现X射线波段高亮度相干光源的最佳技术途径，可以极大地促进表面物理、半导体物理、凝聚态物理、化学、结构生物学、医学、材料、能源、环境等学科的发展。在被问及目前的应用领域时，王表示，这是基础研究领域向应用迈出的第一步，实现了从0到1的原创性突破，距离真正应用还有很长的路要走。(结束)