أصبح ليزر الأشعة تحت الحمراء في معهد فريتس هابر يعمل الآن كقائد أوركسترا بعصا مزدوجة. في السابق، كان يصدر شعاعًا واحدًا في نطاق الأشعة تحت الحمراء المتوسطة، حيث تهتز الجزيئات. الآن، أُضيف إليه مذبذب ثانٍ يُصدر ضوء الأشعة تحت الحمراء البعيدة، حيث "تتنفس" الهياكل الجزيئية بأكملها.
التحليل الطيفي يحب مثل هذه الأزواج: شعاع يكسر رابطة الهيدروجين، والثاني يراقب كيف يعود الجزيء إلى حالته. ولتحقيق ذلك، يتم تقسيم حزمة الإلكترونات من المسرّع إلى تيارين باستخدام تجويف متأرجح — يدفع الإلكترونات يمينًا ويسارًا، مثل عامل التحويل في سكة الحديد. يدخل كل تيار إلى ليزره الخاص، ويخرج الشعاعان في وقت واحد تمامًا.
هذه الأداة تفتح الطريق لتجارب من نوع "ضخ-استكشاف" (pump-probe): الشعاع الأول يطلق عملية في المادة، والثاني يلتقطها بعد أجزاء من المليار من الثانية. في السابق، كانت هناك حاجة إلى ليزرين مختلفين ومزامنة معقدة. الآن كل شيء في ممر واحد، والوقت بين النبضات معروف بدقة متناهية.
كما كتبه المؤلفون، بالإنجليزية arXiv:2604.16189
We report on the design and performance of a two-color dual-oscillator infrared free-electron laser (FEL). The mid-infrared (MIR) FEL at the Fritz Haber Institute (FHI FEL) has been upgraded to include a second oscillator FEL beamline that permits lasing in the far-infrared (FIR) regime from 4.5 {\mu}m to 175 {\mu}m. In addition, a 500 MHz kicker cavity has been installed downstream of the electron accelerator. It allows to deflect electron bunches of up to 50 MeV energy alternately left and right by an angle of {\pm}2{\deg}. It can, thus, split the high-repetition-rate (1 GHz) electron bunch train from the accelerator into two bunch trains of 500 MHz repetition rate each; one is steered to the MIR FEL and the other one to the new FIR FEL. In this two-color mode of simultaneous, synchronized operation the wavelengths in both FELs can be tuned independently over wide ranges of up to a factor of four each by undulator-gap variation. In addition, two-color operation is also available at reduced repetition rates (e.g. 55.6 MHz of both MIR and FIR pulses), as needed for some applications. This unique two-color mode opens up a wealth of novel user applications such as, MIR-FIR pump-probe experiments.
ضوء الأشعة تحت الحمراء البعيدة بطول موجة 175 ميكرومتر هو بالفعل شبه موجات راديوية. العين البشرية ترى فقط حتى 0.75 ميكرومتر.