自由電子激光是利用自由電子為工作媒質產生的強相干輻射，它的產生機理不同于原子內束縛電子的受激輻射。由于它的工作介質是自由電子，因此稱為自由電子激光，這種激光的特點是激光波長和脈沖結構可以根據需要進行設計，并且能夠在大范圍內連續(xù)調節(jié)，有著重要的應用前景。
中國科學院上海光學精密機械研究所強場激光物理國家重點實驗室徐至展、李儒新、劉建勝等在超強超短激光驅動的小型化自由電子激光新概念研究方面取得重要進展，提出并實現(xiàn)了一種微型、瞬態(tài)的波蕩器方案。研究人員利用超強超短激光與金屬絲相互作用，在產生高能電子束的同時，巧妙地利用電荷分離效應構建了微型、瞬態(tài)的電子波蕩器，并基于該全新波蕩器方案獲得了非線性放大的強THz輻射輸出。這一最新研究成果2月27日在線發(fā)表于《自然-光子學》。
自由電子激光被稱為第四代光源，可以提供從遠紅外到X射線波段的高亮度相干輻射，在物理、化學、材料科學、生命科學等領域具有前所未有的革命性應用價值。傳統(tǒng)的自由電子激光基于射頻加速器產生高能電子束，再利用周期性排布的磁鐵構成的波蕩器對電子束進行扭擺與調制，最后輻射出高亮度相干輻射。無論是射頻電子加速器或由周期性磁鐵構成的電子波蕩器都是體積龐大，造價昂貴。發(fā)展小型化、低成本的新一代自由電子激光，包括臺式化的電子加速器和波蕩器是科學界一直夢寐以求追逐的重大目標。
飛秒強激光驅動的金屬絲波導螺旋波蕩器實現(xiàn)強THz輻射的系統(tǒng)示意圖
