近日，德國(guó)柏林馬克斯普朗克學(xué)會(huì)的弗里茨哈伯研究所（FHI）實(shí)現(xiàn)了一個(gè)技術(shù)里程碑——紅外自由電子激光器首次在雙色模式下運(yùn)行。

此項(xiàng)全球領(lǐng)先的技術(shù)創(chuàng)新，使得同步雙色激光脈沖實(shí)驗(yàn)成為可能，并為研究固體和分子的時(shí)間過程等應(yīng)用開辟了新的可能性。

目前，全世界范圍內(nèi)大約有十多種自由電子激光器，這些激光器在尺寸（從幾米到幾公里）、波長(zhǎng)范圍（從微波到硬X射線）和成本（從數(shù)百萬到超過10億）方面差異很大。

然而，它們擁有一個(gè)共同的特點(diǎn)：都會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈而短的輻射脈沖。

近幾十年來，自由電子激光器已成為重要的輻射源，在基礎(chǔ)研究和應(yīng)用科學(xué)中得到了廣泛的應(yīng)用。

據(jù)悉，弗里茨哈伯研究所（FHI）的研究人員與美國(guó)的合作伙伴共同開發(fā)了一種新方法，該方法能夠同時(shí)產(chǎn)生兩種不同顏色的紅外脈沖。

這一技術(shù)的實(shí)現(xiàn)過程精妙絕倫：在自由電子束流中，電子束首先經(jīng)過電子加速器的加速，達(dá)到接近光速的極高動(dòng)能。

隨后，這些高速電子通過波動(dòng)器，在周期性極性變化的強(qiáng)磁場(chǎng)作用下，被迫進(jìn)入一個(gè)類似回旋的路徑。

電子的振蕩作用導(dǎo)致了電磁輻射的發(fā)射，而輻射的波長(zhǎng)可以通過調(diào)整電子能量或磁場(chǎng)強(qiáng)度來進(jìn)行精確控制。

正因如此，自由電子激光器（FELs）能夠在電磁頻譜的幾乎所有部分產(chǎn)生類似激光的輻射，覆蓋從長(zhǎng)太赫茲到短X射線波長(zhǎng)的廣闊范圍。

自2012年以來，F(xiàn)HI的FEL一直在穩(wěn)定運(yùn)行，產(chǎn)生強(qiáng)烈的脈沖輻射，其波長(zhǎng)在中紅外（MIR）范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)，范圍從2.8微米至50微米。

近年來，F(xiàn)HI的科學(xué)家和工程師致力于雙色擴(kuò)展的研究，成功安裝了第二個(gè)FEL分支，以產(chǎn)生波長(zhǎng)在5-170微米之間的遠(yuǎn)紅外（FIR）輻射。

這一創(chuàng)新不僅拓展了FEL的應(yīng)用范圍，也為其在科學(xué)研究領(lǐng)域的發(fā)展開辟了新的道路。

審核編輯：劉清