Лазер на два цвета: инфракрасный оркестр экспресс
Инфракрасный лазер в Институте Фрица Габера теперь работает как дирижёр с двумя палочками. Раньше он давал один луч — в среднем инфракрасном диапазоне, где колеблются молекулы. Теперь к нему добавили второй осциллятор, который светит дальним инфракрасным светом, где «дышат» целые молекулярные каркасы.
Спектроскопия любит такие пары: один луч водородную связь рвёт, второй следит, как молекула падает обратно. Для этого пучок электронов из ускорителя разделяют на два потока с помощью качающейся полости — она толкает электроны то влево, то вправо, как стрелочник на железной дороге. Каждый поток попадает в свой лазер, и оба луча выходят строго одновременно.
Такой инструмент открывает дорогу экспериментам типа «накачка-зонд»: первый луч запускает процесс в веществе, второй снимает его через миллиардные доли секунды. Раньше для этого нужны были два разных лазера и сложная синхронизация. Теперь всё в одном коридоре, и время между импульсами известно до дрожи.
Оригинальная аннотация
как её написали авторы, на английском 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.
Дальний инфракрасный свет с длиной волны 175 микрометров — это уже почти радиоволны. Человеческий глаз видит лишь до 0.75 микрометра.