论文部分内容阅读
相干性是激光最重要的特性之一,在很多基础研究领域如衍射成像和全息成像等具有重要的应用。随着短波段自由电子激光技术的快速发展,飞秒脉冲自由电子激光的相干性测量引起了世界范围的广泛关注。因此,光波的时间相干性分析是表征自由电子激光的光波品质和特征的重要研究内容之一。
目前,紫外、软X射线波段自由电子激光的产生机制主要包括自发辐射自放大(SASE)和高增益谐波放大(HGHG)两种方式。其中SASE是对自发辐射即噪声信号进行放大,产生的自由电子激光虽然具有较好的空间相干性,但其时间相干性较差。HGHG方式采用种子激光放大,产生的自由电子激光继承了种子激光的时间相干性,不仅具有良好的空间相干性,更具有SASE无法比拟的时间相干性,理论上可以获得全相干的光源。
本论文以上海深紫外自由电子激光器(SDUV-FEL)实验装置为背景,开展了HGHG自由电子激光时间相干性的研究。种子激光由光学参量放大器(OPA)提供,波长在1200nm~1580nm之间可调,实验时采用1200nm波长,脉冲长度(FWHM)为81.4fS。然后利用自制的HGHG自由电子激光时间相干性测量装置对600nm(二次谐波)和400nm(三次谐波)HGHG自由电子激光的时间相干性进行了测量,通过分析不同延迟时间处的干涉图样条纹可见度,得到了600nm和400nmHGHG自由电子激光的相干长度,分别为119.4±2.4fs和115.4±7.8fs。通过与光谱测量和理论计算结果进行比较,进一步验证了实验测量的准确性。结果表明HGHG自由电子激光很好的继承了种子激光的时间相干性,这与理论预测结果一致。这是世界上首次实现全相干并且波长大范围可调的自由电子激光。