自由电子激光与凝聚态物理

本文简要介绍了70年代末80年代初发展起来的自由电子激光高技术,以及它在凝聚态物理中的可能应用,展望了它的应用前景和发展趋势,并讨论了自由电子激光在凝聚态物理基础研究方面的深远意义。     

我国自由电子激光研究的现状

自由电子激光是相对论电子束在外场的激励下经受激放大产生的相干光源。由于它具有频率连续可调、功率大、效率高、光束质量好等优点,自70年代中期问世以来就受到了世界各国的重视。近20年来,经各国科学家的共同努力,在探索新的物理机制和发展新的技术途径、开辟新的应用项目等方面,都取得了令人瞩目的进展。我国自由电子激光的研究,始于80年代中期。经过近10年的努力,一批研究项目已经在各个研究所和大学相继获得成功,有些项目已在亚洲处于领先水平,     

自由电子激光及其应用前景

最近,有关新闻单位报导,我国研制的北京自由电子激光装置,成功地产生了红外波段的自由电子激光,它是在亚洲地区研制的近10台红外波段自由电子激光装置中,第一个产生激光信号的,这标志我国高科技领域的激光和加速器技术已达到国际水平。自由电子激光是一种将电子束能量直接转换为激光的装置。     

“北京自由电子激光装置”的研制 谢家麟院士访谈录

北京自由电子激光装置(BFEL)是在中国科学院高能物理研究所谢家麟院士的主持下建成的中国第一台自由电子激光装置。该装置于1993年实现了稳定出光,是亚洲地区首个实现饱和受激振荡输出的自由电子激光装置。2007年笔者访谈中,谢家麟院士回顾了研制北京自由电子激光装置的历史过程和相关背景,并介绍了当时自由电子激光研究的国内外发展状况。谢家麟先生2016年2月20日去世,谨整理刊发此文以示纪念。     

X射线自由电子激光试验装置

自由电子激光(Free Electron Laser, FEL)是一种以相对论性电子为介质、以相干电磁辐射为发光原理的大型高技术装置。1975年, 基于低增益振荡器工作模式的第一台自由电子激光诞生于美国斯坦福大学, 迄今为止, 低增益自由电子激光仍然主要工作在红外波长范围。21 世纪以来, 基于高增益放大器原理的新型自由电子激光在技术上取得了重大突破, 自由电子激光已经实现了超高亮度硬 X 射线的出光, 并已经应用于世界最前沿科学的研究。     

建造世界一流的大科学装置

现年42岁的赵振堂,拥有四个重量级的头衔:中国科学院上海原子核研究所副所长、上海同步辐射装置工程副总经理、上海低温超导高频腔技术重点实验室主任、国家重点基础研究规划“973”自由电子激光项目的副首席科学家。他目前从事的工作是设计和建造用于基础和应用研究的大科学装置——同步辐射光源。 大科学装置是面向科学技术前沿     

开拓创新 持续发展中的神光装置

<正>高功率激光物理国家实验室是中国科学院和中国工程物理研究院合办的跨部门的科学技术研究实体。实验室主要从事高功率激光实验装置的工程研制,开展高功率激光物理和技术的研究;保障激光装置高质量     

科技名刊精选

Nature基于激光尾波场加速器的27nm自由电子激光《自然》(Nature)封面:基于激光尾波场加速器的27nm自由电子激光。《自然》杂志第7868期封面文章报道了X射线自由电子激光(free-electron laser,FEL)研究进展。FEL对于结构生物学和化学等领域必不可少,它能以标准台式激光器无法达到的频率产生高强度的相干辐射束。研究团队利用一个激光尾波场加速器(通过等离子体波加速电子)的电子束成功产生了相干辐射,将辐射功率提高了约100倍,这意味着在气体喷流末端仅6毫米处就能实现电子产生激光的正确条件,这比之前的数据缩短了数个量级。     

Nature

基于激光尾波场加速器的27nm自由电子激光《自然》（Nature）封面：基于激光尾波场加速器的27n m自由电子激光。《自然》杂志第7868期封面文章报道了X射线自由电子激光（free-electronlaser,FEL）研究进展。FEL对于结构生物学和化学等领域必不可少,它能以标准台式激光器无法达到的频率产生高强度的相干辐射束。研究团队利用一个激光尾波场加速器（通过等离子体波加速电子）的电子束成功产生了相干辐射,将辐射功率提高了约100倍,这意味着在气体喷流末端仅6毫米处就能实现电子产生激光的正确条件,这比之前的数据缩短了数个量级。     

我国科学家在中红外强场物理前沿研究中获重要新发现

上海光机所强场激光物理国家重点实验室徐至展院士、程亚研究员,武汉物理与数学所波谱与原子分子物理国家重点实验室柳晓军研究员,以及中国工程物理研究院北京应用物理与计算数学所陈京副研究员等合作,利用该重点实验室新近建成的可调谐中红外波段的超强超短激光平台,开展了强场原子阈上电离的实验与理论的深入研究,     

加强公用实验室建设

为把长春物理研究所建成发光学研究基地,我们在“六五”期间建设了一批具有相当规模、有较高水平的公用实验室.这批公用实验室分成几类:一类是以瞬态光谱、激光选择激发光谱和电子顺磁共振波谱为主体的固体电子能谱实验室,目前已具备向国内外开放的条件;另一类是以毫微秒光谱、激光拉曼光谱和12KV转靶x光机为主体的分院地区公用实验室;还有     

以奋进锋芒，见万物之“光”——记中国科学院上海光学精密机械研究所研究员张辉

<正>2023年4月20日，“2022中国光学十大进展”评选结果正式公布，中国科学院上海光学精密机械研究所（简称“上海光机所”）强场激光物理国家重点实验室研究员张辉领衔的研究成果赫然在列。依托于上海超强超短激光实验装置（又名“羲和激光装置”“SULF”)，他们在首轮磨合实验中利用SULF-10PW激光轰击微米金属靶，在靶后法线鞘层加速机制下获得了截止能量达62.5MeV的质子束。     

合肥物质科学研究院

合肥物质科学研究院是由原安徽光学精密机械研究所、等离子体物理研究所、固体物理研究所及合肥分院整合而成,是中国科学院重要的科教基地之一。主要研究方向等离子体物理与磁约束核聚变,大气光学,纳米科技与材料物理,环境光学与环境遥感监测技术,强磁场科学与技术,离子束生物工程,应用激光技术,低温超导磁体和电力节能应用。机构设置设有20多个实验室,包括中国科学院材料物理重点实验室、中国科学院离子束生物工程学重点实验室、中国科学院通用光学辐射定标与表征技术创新实验室、安徽省环境光学监测技术重点实验室、安徽省纳米材料工程研…     

惊人的飞秒激光

激光曾被视为神秘之光,并已被人类广泛使用。近年来,科学家研究发现了一种更为奇特的光飞秒激光。飞秒激光是一门研究如何获取和应用短至10-15秒(飞秒)光脉冲的精密科学技术,它是目前人类在实验室所能获取的最短脉冲。飞秒激光可以研究物理、化学及生物学中原子电子的运动,是基础研究的重要手段,同时它又可产生如太阳中心的电磁场,是实现核聚变、宇宙演化、新一代加速器等大科学工程的尖端高技术。     

高功率激光领域的新进展——“神光”装置及其物理实验成果

近30年来,高功率激光伴随着激光聚变研究的兴起而迅速发展,在某发展过程中又不断开拓出新的物理应用。目前最活跃的领域有:惯性约束聚变、X光激光和强场物理等。     

日本制造出超高功率激光

据日本媒体近期报道,日本理化研究所和高辉度光科学研究中心日前宣布,它们的研究人员借助原本用于生成X射线自由电子激光的小型试验加速器,成功制造出功率超过100兆瓦的超紫外线激光。     

核废物处理途径的探讨

随着全世界核技术的发展,核废物的处理成为限制核能发展的重要因素之一。本文通过分析对比现有的放射性核废物处理技术与方法,旨在寻找出科学合理的核废物处理途径,为核废物处理的发展找到方向。本文主要介绍了后处理、固化、地质处置、嬗变、自由电子激光等核废物处理途径。根据目前的核能技术现状,各国普遍采用的方法仍然是地质处置,但是,嬗变及自由电子激光很可能成为以后核废物处理的发展方向。     

电子-光子相互作用的应用与自由电子激光的发展

介绍各种电子 光子相互作用的辐射机制和在检验理论、探测带电粒子和其做为光源的应用.在各种辐射机制中,扭摆磁体辐射至关重要,它是自由电子激光(FEL)的核心环节,也是现代同步辐射装置中的关键部件.讨论了利用扭摆磁体辐射的FEL发明的历史进程,说明它的实现是多方面物理和技术研究发展的结果.简单地引述了FEL的基本理论,并说明了实现FEL的具体关键技术问题和它与高能物理实验装置线型正负电子对撞机的联系.介绍了国内、外巳经投入使用的和正在研制的一些装置.最后,从应用角度,将FEL、同步辐射和常规激光三种光源的主要的适用领域加以阐述.     

超强激光与聚变物理前沿研究

超强超短激光的出现与迅猛发展,为人类提供了前所未有的极端物理条件与全新实验手段。激光脉冲峰值功率达到拍瓦（即PW,10¹⁵W,千万亿瓦）、脉冲宽度达到数十飞秒级（即fs,10^-15s,千万亿分之一秒）的超强超短激光,被认为是人类已知的最亮光源,能在实验室内创造出前所未有的超高能量密度、超强电磁场和超快时间尺度综合性极端物理条件,在原子分子物理、化学、材料科学、阿秒科学、等离子体物理、核物理、天体物理、粒子物理、医学与生命科学等领域具有重大应用价值,是国际科技竞争重大前沿领域之一。     

谢家麟

谢家麟(1920年8月8日-2016年2月20日),生于黑龙江省哈尔滨市,中国科学院院士、国际著名加速器物理及技术专家、2011年度国家最高科学技术奖获得者,中国科学院高能物理研究所研究员、原副所长,被誉为'中国粒子加速器之父'。谢家麟院士是我国粒子加速器事业的开拓者和奠基人之一,为我国高能粒子加速器从无到有并跻身世界前沿起到了至关重要的作用,对我国高能物理实验基地的建造做出了卓越贡献。他带领团队研制成功我国第一台大科学装置——北京正负电子对撞机,亚洲第一台自由电子激光装置。