Лазери на вільних електронах.

Ла́зер на ві́льних електро́нах — джерело когерентних електромагнітних хвиль, що використовує синхротронне випромінювання електронів, прискорених майже до швидкості світла. Принцип дії лазера на вільних електронах відрізняється від принципу дії звичних лазерів, що використовують вимушене випромінювання переходів між різними енергетичними станами атомів та молекул, і в яких електрони зв'язані. У лазері на вільних електронах електрони, що випромінюють світло, мають велику енергію, тобто є вільними частинками. Випромінювання виникає в результаті проходження швидкого електрона через періодичну структуру, ондулятор або віглер, в якій на електрон діють сили, що змушують його траєкторію коливатися в площині, перперндикулярній напрямку руху. При русі вздовж такої траєкторії електрони випромінюють електромагнінті хвилі, що отримали назву синхротронного випромінювання. Когерентність випромінювання досягається за рахунок формування в електронному пучку згустків електронів. Електрони таких згустків випромінюють світло з однаковою фазою. Завдяки великій кількості електронів у згустку, випромінювання може бути дуже інтенсивним.

Лазери на вільних електронах мають широкий спектр від мікрохвиль до рентгенівського діапазону й легко налаштовуються на потрібну частоту. Вони вимагають попереднього прискорення електронів майже до швидкості світла, тобто повинні мати одним із свої компонентів прискорювачі.

Потужність лазера складала 300 мВт, а ефективність всього 0,01%, але була показана працездатність такого класу пристроїв, що призвело до величезного інтересу і різкого збільшення кількості розробок

Схематична ілюстрація принципу дії лазера на вільних електронах

Рис. 4. Схема Станфордского лазера на вільних електронах в режимі генератора. Близько дзеркал, крім поля ондулятором, використовувалося провідне поле для введення і виведення електронного пучка