Äskettäin,Fritz Haber Institute (FHI)Max Planck Societyn edustaja Berliinissä, Saksassa, saavutti teknologisen virstanpylvään - infrapunavapaiden elektronien laserin ensimmäisen käytön kaksivärisessä tilassa.
Tämä maailman johtava teknologinen innovaatio mahdollistaa samanaikaiset kaksiväriset laserpulssikokeet ja avaa uusia mahdollisuuksia sovelluksiin, kuten kiinteiden aineiden ja molekyylien aikaprosessien tutkimukseen.
Tällä hetkellä maailmanlaajuisesti on saatavilla noin tusinaa vapaiden elektronien laseria, joiden koko (muutamasta metristä muutamaan kilometriin), aallonpituusalue (mikroaalloista koviin röntgensäteisiin) ja hinta (miljoonista yli miljardi). Niillä on kuitenkin yhteinen piirre: ne kaikki tuottavat voimakkaita ja lyhyitä säteilypulsseja.
Viime vuosikymmeninä vapaiden elektronien lasereista on tullut tärkeä säteilylähde, ja niitä käytetään laajasti perustutkimuksessa ja soveltavassa tieteessä.
Tiedetään, että Fritz Haber Instituten (FHI) tutkijat ovat yhdessä yhdysvaltalaisten kumppaneiden kanssa kehittäneet uuden menetelmän, joka pystyy tuottamaan samanaikaisesti kahden eri värin infrapunapulsseja.
Tämän tekniikan toteuttaminen on nerokasta: Vapaassa elektronisuihkuvirrassa elektronisäteitä kiihdytetään ensin elektronikaasupedaalilla, jotta ne saavuttavat erittäin suuret kineettiset energiat lähellä valonnopeutta. Myöhemmin nämä nopeat elektronit kulkevat fluktuaattorin läpi ja pakotetaan syklotronin kaltaiselle polulle voimakkaan magneettikentän vaikutuksesta, jonka polariteetti muuttuu ajoittain.
Elektronien värähtelevä toiminta saa aikaan sähkömagneettisen säteilyn emission, jonka aallonpituutta voidaan tarkasti säätää säätämällä joko elektronin energiaa tai magneettikentän voimakkuutta. Tämän vuoksi vapaat elektronilaserit (FEL:t) pystyvät tuottamaan laserin kaltaista säteilyä lähes kaikissa sähkömagneettisen spektrin osissa, jotka kattavat laajan alueen pitkistä terahertseistä lyhyisiin röntgenaallonpituuksiin.
Vuodesta 2012 lähtien FHI:n FEL:t ovat toimineet tasaisesti ja tuottaneet voimakasta pulssisäteilyä aallonpituuksilla, jotka ovat jatkuvasti viritettävissä keski-infrapuna-alueella (MIR), 2,8 mikronista 50 mikroniin. Viime vuosina FHI:n tutkijat ja insinöörit ovat työskennelleet kaksivärisen laajennuksen parissa ja onnistuneesti asentaneet FEL:n toisen haaran tuottamaan kauko-infrapunasäteilyä (FIR) aallonpituuksilla 5-170 mikronia.
Tämä innovaatio ei ainoastaan laajentaa FEL-sovellusten valikoimaa, vaan myös avaa uusia väyliä niiden kehittämiseen tieteellisen tutkimuksen alalla.
