自由电子激光器介绍

    这是到目前为止唯一一种不属于气体、液体或固体中任何一类的激光装置。被电场加速的高能电子通过极性交替变换的磁场结构时发生振荡并产生激光辐射。辐射波长可以通过改变电子的速度（动能）和磁场极性变换的周期进行调谐，调谐范围原则上可以从远紫外到毫米波段，这是自由电子激光器最重要和最吸引人的特性。虽然目前尚没有一台装置可以覆盖上述整个谱区，但已实现的调谐范围（0.5～10微米）是当今任何其他可调谐激光器远远不及的。

    自由电子激光器的起源要追溯到1951年，当时斯坦福大学的汉斯·莫茨（Hans Mots）首先计算了起伏磁场中电子束的发射谱，此后若干年内虽也有一些进展，但始终没有重大突破。直到1975年，斯坦福大学的约翰·马迪（John Madey）提出“自由电子激光器”这一术语，才使对这项研究的兴趣得以“复苏”。最近，工作在紫外、可见光及红外波段的自由电子激光器均已有报导。

    在国家“863”高技术计划的支持下，我国于1993年5月26日成功地观察到红外自由电子激光的振荡信号。这项成果达到当时亚洲领先和国际先进水平。

    自由电子激光器目前仍处于研究和发展阶段，一旦一些具体问题得到解决，必将在生物医学和光化学作用、激光同位素分离、材料加工及固体物理研究等领域获得重要应用，并极有可能被用作高能激光武器。