Лазеры на свободных электронах

Дистанционное зондирование верхних слоев атмосферы (на высотах 100 - 500 км) методами резонансной флуоресценции и создание лазера для спектроскопии молекул представляют собой другую область применения ЛСЭ с целью диагностики. ЛСЭ позволит разработать радарные системы высокого разрешения.

До сих пор не существует ЛСЭ, генерирующих излучение в УФ области; перестраиваемые интенсивные источники УФ излучения могут найти многочисленные применения, в частности в физике твердого тела, но до тех пор, пока не удастся преодолеть технических трудностей, нам придется довольствоваться спонтанным излучением электронов, получаемым из ондуляторов в высокоэнергетических накопителях, которые пригодны и для получения синхротронного излучения. Можно надеяться, что проводимое в настоящее время совершенствование технологии изготовления зеркал и разработка специальных ускорителей позволят получить действующий ЛСЭ в УФ диапазоне до 1990 г. Разработка ЛСЭ рентгеновского диапазона имела бы неоценимое значение для таких целей, как изготовление оптических устройств высокого разрешения методами рентгеновской интерферометрии и голографии.

Найдут ЛСЭ применение и в лазерной хирургии и в фоторадиационной медицине. Небольшой размер пятна и возможность перестройки частоты означают, что в хирургии можно получить оптимальный эффект для конкретной облучаемой ткани в зависимости от длины волны при воздействии излучения ЛСЭ. В фоторадиационной медицине введенные предварительно в ткани красители активируются на определенных длинах волн. При активации красители выделяют свободный кислород и убивают клетку без хирургического вмешательства. Красители могут присоединяться к антителам, которые под действием лазерного света высвобождаются в определенных местах. Использование перестраиваемых лазеров позволит применять для этих целей различные типы красителей. Маломощные ЛСЭ можно устанавливать непосредственно в больницах.

Ускорители, используемые в физике высоких энергий, чрезвычайно громоздки, и в настоящее время ведутся исследования, направленные на получение более высоких ускоряющих полей, которые позволят сократить размеры ускорителей и увеличить энергию частиц. Известно, что сфокусированные высокоинтенсивные лазерные поля могут создавать поперечные электрические поля напряженностью порядка 10⁹ В/см; это можно было бы использовать в ускорителе на ЛСЭ, чтобы ускорить поток позитронов или электронов, пролетающих в ондуляторе. Увеличение энергии частиц может быть достигнуто за счет последовательного изменения периода ондуляторного поля. Изменение начального периода ондулятора от 10 см до нескольких метров, позволит на длине в несколько километров получить энергию электронов более 100 ГэВ. Трудность здесь состоит в том, чтобы поддержать интенсивный лазерный пучок сфокусированным на таком большом расстоянии; Пеллегрини предложил для решения данной проблемы использовать оптические волноводы. Если реализация этого предложения будет успешной, то ЛСЭ вернет свой долг физике ускорителей.

Библиографический список

1. Карлов Н.В “Лекции по квантовой электронике” учеб. пособие -- М.: Наука, 1983

2. “Генераторы когерентного излучения на свободных электронах”: сб. статей, пер. с англ. под ред. А.А. Рухадзе -- М.: Мир, 1983

3. Федоров М.В. “Электрон в сильном световом поле” -- М: Наука, 1991

4. Маршалл Т. “Лазеры на свободных электронах” пер. с англ. -- М: Мир, 1987