中國科學院上海應用物理研究所自由電子激光團隊于近日完成了一項新的自由電子激光實驗，在上海深紫外自由電子激光實驗裝置（SDUV-FEL）上，國際首次利用交叉平面波蕩器，實現了自由電子激光脈沖偏振態(tài)的任意調控。研究成果發(fā)表于國際加速器領域雜志Physical Review Special Topics: Accelerator & Beams（Phys. Rev. ST-AB17 (2014) 020704）。

　　偏振狀態(tài)可以任意調控、高亮度、全相干X射線自由電子激光，是研究物質的結構、磁性、電性，自旋和手型等各種不均勻性的有效工具。目前，國際上短波長自由電子激光多數采用平面波蕩器，只能產生線偏振光，且偏振狀態(tài)不可改變。而采用螺旋波蕩器的自由電子激光，偏振狀態(tài)調節(jié)依靠機械機構傳動，速度較慢，而且調節(jié)后的輻射波長也會發(fā)生改變。因此，美國ANL實驗室的K. J. Kim提出了交叉平面波蕩器的概念（Nucl. Instr. Meth. A 445 (2000) 329），將兩個交叉放置的平面波蕩器產生的水平與垂直光場相干疊加，同步輻射光源和高增益自由電子激光輻射光場偏振狀態(tài)的改變，通過調節(jié)交叉平面波蕩器中間的移相器實現，若移相器采用脈沖磁鐵結構便可以實現偏振狀態(tài)的快速調節(jié)。

　　在光源用戶需求的驅動下，交叉平面波蕩器原理得到了國際自由電子激光界的高度關注，近年來開展了一系列的相關理論研究。2012年，由趙振堂研究員領導的上海應用物理研究所自由電子激光團隊，提出了在SDUV-FEL開展交叉平面波蕩器控制輻射偏振狀態(tài)的實驗方案（Nucl. Instr. Meth. A 680 (2012) 112）。經過近兩年的努力，成功將交叉平面波蕩器、高精度電磁移相器和分振幅偏振測量儀等設備集成到SDUV-FEL，使其成為世界首個配備交叉平面波蕩器的自由電子激光裝置。2013年11月，研究人員經過精心調試，國際首次利用交叉平面波蕩器，成功實現了自由電子激光脈沖在圓偏振和線偏振之間的任意切換，并進行了全相干自由電子激光脈沖光譜和偏振度的精確測量。

　　交叉平面波蕩器的實驗驗證對自由電子激光科學用戶具有重大的實際價值，并有望在近期建設的大連極紫外相干光源和上海軟X射線自由電子激光裝置等研究中得到應用。該項工作得到了國家“973”計劃、國家自然科學基金、中國科學院知識創(chuàng)新工程等項目的支持。

SDUV-FEL交叉平面波蕩器實驗束線 

SDUV-FEL輻射脈沖偏振態(tài)調控