لیزر الکترون آزاد خود-تقویت شده (Self-Amplified Spontaneous Emission FEL - SASE)، در فیزیک (Physics)
انواع لیزرها (Laser) را در آموزش زیر شرح دادیم :
لیزر الکترون آزاد خود-تقویت شده (Self-Amplified Spontaneous Emission FEL - SASE) :
Self-Amplified Spontaneous Emission (SASE) FEL رژیم کاری اصلی در لیزرهای الکترون آزاد با بهره بالا (High-Gain FEL) است. در این رژیم، هیچ تشعشع اولیه ای از خارج به ویگلر تزریق نمی شود. فرایند با گسیل خودبه خودی الکترون ها در ابتدای ویگلر آغاز می شود. این تابش خودبه خودی طیف وسیعی دارد. سپس همین تابش با عبور از ویگلر و برهمکنش با باریکه الکترونی، باعث ایجاد خوشه بندی (microbunching) در باریکه می شود. خوشه بندی منجر به گسیل همدوس می شود و شدت تابش به طور نمایی در طول ویگلر رشد می کند تا به اشباع برسد. خروجی نهایی یک پالس لیزری با توان پیک بسیار بالا است.
مکانیزم جزئی: نویز اولیه (گسیل خودبه خودی) دارای فاز تصادفی است. با این حال، مولفه های فرکانسی که با یکی از مدهای ناپایدار (bunching instability) همخوانی دارند، شروع به رشد می کنند. برهمکنش بین میدان تابش و باریکه الکترونی منجر به مدولاسیون چگالی باریکه در مقیاس طول موج می شود. این مدولاسیون (خوشه بندی) باعث می شود که الکترون ها به صورت گروه های همفاز تابش کنند و توان به طور نمایی افزایش یابد. طول لازم برای رسیدن به اشباع به کیفیت باریکه و پارامترهای ویگلر بستگی دارد.
مزایای SASE: عدم نیاز به نوسان گر (حفره آینه دار)، که دستیابی به طول موج های کوتاه (پرتو ایکس) را ممکن می سازد. توان پیک فوق العاده بالا و پالس های فوق کوتاه. معایب: ناهمدوسی زمانی (فاز تصادفی در هر پالس) و نوسانات شدت و طیف از پالس به پالس. برای بسیاری از کاربردها، این نوسانات مشکل ساز نیستند، اما برای برخی کاربردهای با وضوح بالا نیاز به تک پالس (single-shot) اندازه گیری دارند.
SASE-FELها (مانند LCLS، SACLA، European XFEL) در حال حاضر پیشرفته ترین ابزارها برای تحقیقات در فیزیک، شیمی، زیست شناسی و علم مواد در مقیاس اتمی و زمانی فوق سریع هستند. آنها امکان تصویربرداری از مولکول ها، مطالعه دینامیک واکنش ها، و کاوش در حالت های عجیب ماده را فراهم کرده اند.
