Лазер със свободни електрони
Лазерът със свободни електрони или FEL е лазер, който произвежда много ярък светлинен сноп. По същество това е супер фенерче. Той има същите оптични свойства като конвенционалните лазери, като например излъчването на лъч, състоящ се от кохерентно електромагнитно излъчване, което може да достигне висока мощност. FEL използва принципи на работа за формиране на лъча, които са много различни от принципите на работа на конвенционалния лазер. За разлика от газовите, течните или твърдотелните лазери, като например диодните лазери, при които електроните се възбуждат, докато са свързани с атоми, FEL използват като лазираща среда релативистичен електронен лъч, който се движи свободно през магнитна структура, откъдето идва и терминът "свободен електрон". Лазерът със свободни електрони има най-широкия честотен диапазон от всички видове лазери и може да се настройва в широки граници, като понастоящем дължината на вълната варира от микровълни, през терахерцово и инфрачервено излъчване, до видимия спектър, ултравиолетово и рентгеново лъчение.
Лазерите със свободни електрони са изобретени от Джон Мадей през 1976 г. в Станфордския университет. Работата се основава на изследванията на Ханс Мотц и неговите сътрудници, които през 1953 г. правят първия ундулатор в Станфорд, използвайки магнитната конфигурация "wiggler", която е в основата на лазера със свободни електрони. Мади използва 24 MeV електронен лъч и 5 m дълъг уигглер за усилване на сигнал. Скоро след това и други лаборатории с ускорители започват да разработват такива лазери.
Лазерите със свободни електрони използват много електроенергия при работа. За да намалят енергията, необходима за поддържането на работата им, учените използват линеен ускорител за възстановяване на енергията, за да рециклират високоенергийния електронен лъч, който активира лазера.
Лазер на свободни електрони FELIX във FOM (Nieuwegein)
Въпроси и отговори
В: Какво представлява лазерът със свободни електрони?
О: Лазерът със свободни електрони или FEL е лазер, който произвежда много ярък светлинен лъч. Той има същите оптични свойства като конвенционалните лазери, като например излъчването на лъч, състоящ се от кохерентно електромагнитно излъчване, което може да достигне висока мощност. За разлика от газовите, течните или твърдотелните лазери, като например диодните лазери, в които електроните се възбуждат, докато са свързани с атоми, FEL използват релативистичен електронен лъч като лазерна среда, която се движи свободно през магнитна структура.
Въпрос: Какъв диапазон от честоти покрива лазерът със свободни електрони?
О: Лазерът на свободни електрони има най-широкия честотен диапазон от всички видове лазери и може да се настройва в широк диапазон. Понастоящем дължината на вълната му варира от микровълни, през терахерцово и инфрачервено излъчване, до видимия спектър, ултравиолетово и рентгеново лъчение.
Въпрос: Кой е изобретил лазера със свободни електрони?
О: Лазерите на свободни електрони са изобретени от Джон Мадей през 1976 г. в Станфордския университет.
В: Какво е било използвано за усилване на сигналите при първите експерименти с FEL?
О: За ранните експерименти с FEL Джон Мадей използва 24 MeV електронен лъч и 5 m дълъг вихрогон за усилване на сигналите.
В: Кой е разработил по-ранна версия на това, което ще се превърне в FEL?
О: Ханс Моц и неговите сътрудници разработиха по-ранна версия на това, което щеше да се превърне в FEL в Станфорд през 1953 г., използвайки магнитната конфигурация на перуката, която е в основата на лазера със свободни електрони.
В: Колко електроенергия използват FEL, когато работят?
О: Лазерите на свободни електрони използват много електроенергия, когато работят.
Въпрос: Как учените могат да намалят енергията, необходима за работа?
О: За да намалят необходимата за работата енергия, учените използват линеен ускорител за възстановяване на енергията, за да рециклират високоенергийния електронен лъч, който активира лазера.
