自由电子激光奖的著名获奖者
发布时间：2023-03-27 08:00:00 阅读数： 276
自由电子激光(FEL)奖授予对自由电子激光领域的发展做出重大贡献的一个人或几个人。该奖还为国际自由电子激光界提供了一个机会，以表彰一位或多位同行的杰出成就。
1953年，汉斯-莫茨和他在斯坦福大学的同事利用摆动器的磁力排列创造了一个起伏器。一个起伏器由偶极子磁体组成，以周期性结构排列。在周期性磁结构中运动的电子会发生振荡，并因此释放出强烈的能量。通过这种方法，斯坦福大学的约翰-麦迪在1971年创造了第一个自由电子激光器。马迪用一个5米长的摆动器和一束43MeV的电子束放大了一个信号。
自由电子激光器的工作原理
一股电子流被加速到接近光速，以产生自由电子激光。电子沿着摆动器的纵向方向被引导，而穿过摆动器的方向则被称为横向方向。
光束中的电子在磁场的洛伦兹力的作用下被迫横向移动，并沿着磁铁阵列的轴线呈正弦波状。
由于来自随机分布的电子的电磁波，它们在时间上有正负干扰。当电子横向加速时，它们产生单色但不相干的光子。辐射功率随着电子数量的增加而线性增加。辐射的驻波由起伏器两端的镜子产生，或者由外部激发的激光产生。当辐射足够强大时，横向电子电流的正弦运动与辐射束的横向电场相互作用，导致一些电子获得能量，而另一些则由于思念力而消散。
在一个光波的周期内，这种能量调制发展为电子密度的变化。因此，电子在纵向上结成微束，并沿轴线分开一个光波长。同相成束的电子产生了相干的组合辐射。相比之下，起伏器本身产生的电子辐射是不连贯的。
随着辐射强度的增加，电子继续进行微束。这个过程一直持续到达到饱和功率极限，与起伏器相比，饱和功率要高得多。
通过修改电子束的能量或起伏器的磁场梯度，可以很容易地改变所发射的辐射波长。
FELs的优点
以下是自由电子激光器的主要优点：
它们能够在一个非?？淼牟ǔし段诠ぷ?。根据电子的能量，自由电子激光器的波长可以从毫米到X射线不等。
广泛的波长调谐范围可以通过一个单一的设备来实现。
在传统光源无法达到的波长范围内，性能规格高。
产生高功率的能力及其可调谐性使FEL在许多领域具有很强的吸引力，包括固态物理学、表面研究、生物物理学、化学技术、材料科学、非线性光谱学、冲击物理学、固体密度等离子体和化学工程。
FEL奖获奖者
除了FEL的发明者约翰-麦迪在1988年获得首届FEL奖外，还有31位杰出的科学家因其贡献而被授予该奖。完整的名单可以在这里找到。以下是其他一些著名的获奖者，他们获奖的年份和他们的成就：
罗伯特-菲利普斯（1992年）--因为开发了乌比通。Ubitron是一个高功率的行波管，它与被磁化的定期电子束相互作用。
克劳迪奥-佩莱格里尼（1999）--表彰他在X射线自由电子激光器（XFEL）和相对论粒子束及集体效应方面的创新工作。
于立华（2003年）--自放大自发发射自由电子激光器（SASE FEL）和高增益谐波产生自由电子激光器（HGHG FEL）是由于立华及其同事开发的。
Avraham Gover (2005) - 为FEL假说创造了创新的理论基础。
弗拉基米尔-利特维年科和滨博之（2004年）--利特维年科和他的团队使用光学克莱斯特伦（一种更复杂的FEL设计）建造了许多FEL。该小组是世界上第一个分别在1988年和1999年将FEL的范围扩大到紫外线波长和真空紫外线的小组。
黄志荣和威廉-福雷（2014年）--郑志荣创造了第一个毫米波FEL，随后又创造了第一个紧凑型太赫兹FEL。Fawley因其在创建早期FEL模拟算法方面的工作而被授予FEL奖。
Bruce Carlsten、Dinh Nguyen和Richard Sheffield（2017年）--表彰他们在第一个可运行的射频光射器上的创新工作，以及第一个引入汇流校正理念的理论模型。
未来展望
鉴于每年的高发表率和所涉及的论文的多样性和动态性，很明显，FEL的科学、技术和应用已经在各方面取得了重大突破。
关键是要强调，由于FEL科学和技术的快速发展，现在全球对X射线FEL的使用有了更大的需求。先进经济体的政府认识到，投资于国家设施对于保持在国际舞台上的竞争力至关重要。国家设施不仅有助于科学进步，而且有助于发展国家工业基础的竞争优势、关键技术的开发和技能发展。
参考资料
E A Seddon et al, Short-wavelength free-electron laser sources and science: a review. 2017 Rep. Prog. Phys. 80 115901. DOI 10.1088/1361-6633/aa7cca
P. G. O’Shea, H. P. Freund, Free-electron lasers: Status and applications. Science 292, 1853–1858 (2001).
McNeil, B., Thompson, N. X-ray free-electron lasers. Nature Photon 4, 814–821 (2010). https://doi.org/10.1038/nphoton.2010.239
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