上海深紫外自由电子激光偏振控制实验研究取得重要进展

中国科学院上海应用物理研究所自由电子激光团队于近期完成了一项新的自由电子激光实验，基于上海深紫外自由电子激光实验装置（SDUV-FEL），在国际上首次利用交叉平面波荡器实现了自由电子激光脉冲偏振态的任意调控。研究成果发表在Physical Review Special Topics: Accelerator & Beams（Phys. Rev. ST-AB17 (2014) 020704）。

偏振状态可以任意调控、高亮度、全相干X射线自由电子激光，是研究物质的结构、磁性、电性，自旋和手型等各种不均匀性的有效工具。目前，国际上短波长自由电子激光多数采用平面波荡器，只能产生线偏振光，且偏振状态不可改变。而采用螺旋波荡器的自由电子激光，偏振状态调节依靠机械机构传动，速度较慢，而且调节后的辐射波长也会发生改变。因此，美国ANL实验室的K. J. Kim提出了交叉平面波荡器的概念（Nucl. Instr. Meth. A 445 (2000) 329），将两个交叉放置的平面波荡器产生的水平与垂直光场相干叠加，同步辐射光源和高增益自由电子激光辐射光场偏振状态的改变，通过调节交叉平面波荡器中间的移相器实现，若移相器采用脉冲磁铁结构便可以实现偏振状态的快速调节。

在光源用户需求的驱动下，交叉平面波荡器原理得到了国际自由电子激光界的高度关注，近年来开展了一系列的相关理论研究。2012年，由赵振堂研究员领导的上海应用物理研究所自由电子激光团队，提出了在SDUV-FEL开展交叉平面波荡器控制辐射偏振状态的实验方案（Nucl. Instr. Meth. A 680 (2012) 112）。经过近两年的努力，成功将交叉平面波荡器、高精度电磁移相器和分振幅偏振测量仪等设备集成到SDUV-FEL，使其成为世界首个配备交叉平面波荡器的自由电子激光装置。2013年11月，研究人员经过精心调试，国际首次利用交叉平面波荡器，成功实现了自由电子激光脉冲在圆偏振和线偏振之间的任意切换，并进行了全相干自由电子激光脉冲光谱和偏振度的精确测量。

交叉平面波荡器的实验验证对自由电子激光科学用户具有重大的实际价值，并有望在近期建设的大连极紫外相干光源和上海软X射线自由电子激光装置等研究中得到应用。该项工作得到了国家973计划、国家自然科学基金、中国科学院知识创新工程等项目的支持。（自由电子激光部供稿）

SDUV-FEL交叉平面波荡器实验束线

SDUV-FEL辐射脉冲偏振态调控