Laser infravermelho de elétrons livres opera em modo de duas cores pela primeira vez

Recentemente, o Instituto Fritz Haber (FHI) da Sociedade Max Planck em Berlim, Alemanha, alcançou um marco tecnológico - a primeira vez que um laser infravermelho de elétrons livres operou no modo bicolor.
Esta inovação tecnológica líder mundial torna possíveis experimentos simultâneos de pulso de laser de duas cores e abre novas possibilidades para aplicações como o estudo de processos de tempo em sólidos e moléculas.
Atualmente, há cerca de uma dúzia de lasers de elétrons livres disponíveis em todo o mundo, que variam amplamente em tamanho (de alguns metros a alguns quilômetros), faixa de comprimento de onda (de micro-ondas a raios X fortes) e custo (de milhões a mais de Um Bilhão). No entanto, eles compartilham uma característica comum: todos produzem pulsos de radiação intensos e curtos.
Nas últimas décadas, os lasers de elétrons livres tornaram-se uma importante fonte de radiação e são amplamente utilizados na pesquisa básica e na ciência aplicada.
Sabe-se que pesquisadores do Instituto Fritz Haber (FHI), em conjunto com parceiros dos Estados Unidos, desenvolveram um novo método capaz de gerar pulsos infravermelhos de duas cores diferentes simultaneamente.
A realização desta tecnologia é engenhosa: num fluxo de feixe de electrões livre, os feixes de electrões são primeiro acelerados por um acelerador de electrões para atingir energias cinéticas extremamente elevadas, próximas da velocidade da luz. Posteriormente, esses elétrons de alta velocidade passam através de um flutuador e são forçados a seguir um caminho semelhante ao do ciclotron por um forte campo magnético com mudanças periódicas de polaridade.
A ação oscilante dos elétrons resulta na emissão de radiação eletromagnética, cujo comprimento de onda pode ser controlado com precisão ajustando a energia do elétron ou a intensidade do campo magnético. Por causa disso, os lasers de elétrons livres (FELs) são capazes de gerar radiação semelhante ao laser em quase todas as partes do espectro eletromagnético, cobrindo uma ampla faixa de terahertz longos a comprimentos de onda curtos de raios X.
Desde 2012, os FELs da FHI têm operado de forma constante, produzindo radiação pulsada intensa com comprimentos de onda que são continuamente sintonizáveis ​​na faixa do infravermelho médio (MIR), de 2,8 mícrons a 50 mícrons. Nos últimos anos, os cientistas e engenheiros da FHI trabalharam numa extensão de duas cores, instalando com sucesso um segundo ramo do FEL para produzir radiação infravermelha distante (FIR) em comprimentos de onda entre 5 e 170 mícrons.
Esta inovação não só expande a gama de aplicações dos FELs, mas também abre novos caminhos para o seu desenvolvimento no campo da investigação científica.