M国大惊！中国自由电子激光器小型化突破瓶颈激光武器将更灵活

　　中科院自由电子激光器小型化突破瓶颈。
　　近日，中国科学院上海光学精密机械研究所强场激光物理国家重点实验室，利用超强超短激光装置，在基于激光加速器的小型化自由电子激光研究方面取得突破性进展。
　　那么在工业上特别是半导体产业光刻机以及军事上作用多大呢？且听我慢慢道来……
　　自由电子激光是激光家族的一个新成员。 由于它的工作介质是自由电子，因此称为自由电子激光。这种激光的特点是激光波长和脉冲结构可以根据需要进行设计，并且能够在大范围内连续调节，有着重要的应用前景。
　　自由电子激光是实现X射线波段高亮度相干光源的迄今最佳技术途径，X射线自由电子激光可用于探测物质内部动态结构和研究光与原子、分子和凝聚态物质的相互作用过程，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、环境等多学科的发展。研制小型化、低成本的X射线自由电子激光成为其重要的发展方向，对于拓展应用和产生变革型技术都是极其重要的。
　　中科院研究团队在实验上首次实现了基于激光加速器的自由电子激光放大输出，典型激光波长27nm，最短激光波长可达10nm级，单脉冲能量可达100nJ级，国际率先完成了台式化自由电子激光原理的实验验证，并通过轨道偏移以及自发辐射定标等方法证明了最后一段波荡器中能量增益高达100倍。这是国际上首次实现基于激光电子加速器的极紫外波段的自发辐射放大输出，对于小型化、低成本的X射线自由电子激光器的研制具有重大意义。
　　目前，世界上已经建好、正在运行的X射线自由电子激光装置只有8台，主要基于传统加速器对电子束进行加速，全部是需要绵延公里量级的大科学装置。研制小型化、低成本的X射线自由电子激光器，成为其重要的发展方向，对于拓展应用和产生变革型技术都是极其重要的。此次我国科学团队采用激光加速器的全新方式，从实验层面证实，这一装置规模可以缩短至十米量级。
　　利用超强超短激光驱动尾波场电子加速，产生具有一定品质的电子束，被称为＂梦之束＂。此次团队在前人研究基础上进一步突破，证实了激光驱动的可用、可控电子束，能用于研制台式化的自由电子激光装置，相当于从燧发枪升级到了狙击枪，电子束打得更快、更准。和长达几百米乃至1公里的自由电子激光装置不同，研制成功的这个仅为12米长的实验装置也涵盖了产生自由电子激光所必需的加速器、波荡器等装置。
　　这是国际上首次实现基于激光电子加速器的EUV波段的自发辐射放大输出，对于小型化、低成本的X射线自由电子激光器的研制具有重大意义，虽然目前该突破性进展还属于基础研究验证阶段，实现的是0到1的原始性突破，到真正应用还有一段距离。
　　它的应用前景广阔。自由电子激光特别适宜于研究光与原子、分子和凝固态物质的相互作用，这类研究涉及到固体表面物理、半导体物理、超导体、凝聚态物理、化学、光谱学、非线性光学、生物学、医学、材料、能源、通信、国防和技术科学等多个方面。比如：原子核工程，自由电子激光器的最大优点是高功率、宽可调光谱范围，以及准连续运转特点．因此，可应用于物质提纯、受控核聚变、铀、钆、硼、锶和钛等元素的同位素分离和等离子体加热等。
　　再比如：未来自由电子激光器可以为空间站输送能量，以降低空间站对太阳能电池的依赖性．用于向卫星传输功率时，要求功率为100KW一1MW，波长为0．86tun的自由电子激光器，反之，我国计划建造太空光伏发电站可以用自由电子激光器向地面输送电能。
　　在军事上，自由电子激光器可以成为强激光武器，是反洲际弹的激光武器的主要潜在手段之一．自由电子激光器功率虽然强大，但由于其体积庞大，因此目前只适宜安装在地面上，供陆基激光器使用．
　　在毫米波段，自由电子激光器是唯一有效的强相干信号源，在毫米波激光雷达、反隐形军事目标和激光致盲等研究中具有不可替代的重要应用价值。未来可以把这个微型自由电子激光装置装在轰炸机运202与军舰上，到时候我国军舰增加了一个反导弹激光武器，我国轰炸机也增加了一个自卫的武器！
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