لیزر الکترون آزاد مادون قرمز دور (Far-Infrared FEL)، در فیزیک (Physics)
انواع لیزرها (Laser) را در آموزش زیر شرح دادیم :
لیزر الکترون آزاد مادون قرمز دور (Far-Infrared FEL) :
Far-Infrared FEL به لیزرهای الکترون آزادی اطلاق می شود که در محدوده طول موج ۳۰ تا ۳۰۰ میکرون (۱۰ تا ۳۳۰ cm⁻¹) که به عنوان مادون قرمز دور (THz) نیز شناخته می شود، کار می کنند. این محدوده طیفی از اهمیت بالایی برای تحقیقات برخوردار است زیرا بسیاری از مدهای ارتعاشی شبکه های بلوری، مدهای چرخشی مولکول ها، و گاف های ابررساناها در این ناحیه قرار دارند. FELها یکی از معدود منابع با توان کافی برای مطالعه این پدیده ها هستند.
مکانیزم: برای دستیابی به این طول موج ها، به انرژی الکترونی نسبتا پایین (چند MeV تا چند ده MeV) و ویگلرهایی با دوره تناوب بلند (چند سانتی متر) نیاز است. معمولا از شتاب دهنده های الکترواستاتیک یا RF linac با انرژی کم استفاده می شود. رژیم کاری معمولا نوسانگر (Oscillator) است زیرا آینه های با بازتابندگی بالا برای این محدوده در دسترس هستند. توان خروجی می تواند از چند وات تا چند صد وات در مد پیوسته یا پالسی باشد.
کاربردهای Far-Infrared FEL بسیار گسترده است: طیف سنجی مواد با تمرکز بر ارتعاشات شبکه (فونون ها)، مطالعه دینامیک اسپین در مواد مغناطیسی، بررسی گاف انرژی در ابررساناها، تشدید مغناطیسی با فرکانس بالا (High-field EPR)، و مطالعه سیستم های مزوسکوپی. همچنین در تحقیقات پلاسما و شیمی فیزیک برای برانگیختن مدهای خاص مولکولی کاربرد دارند.
چالش های اصلی: طراحی و ساخت ویگلرهای با دوره تناوب بلند و میدان مغناطیسی کافی، و همچنین نیاز به سیستم های انتقال و تشخیص برای این محدوده طول موج (که بسیاری از مواد در آن جذب بالایی دارند). با وجود پیشرفت در منابع تمام نوری تراهرتز (مانند تولید با لیزرهای فمتوثانیه)، FELها همچنان برای توان بالا و پوشش وسیع طیفی در این ناحیه بی نظیر هستند.
