由于自由電子激光器具有許多一般激光器望塵莫及的優(yōu)點(diǎn), 所以自由電子激光器問世后不久,科學(xué)家們就開始著手于研究它的應(yīng)用問題。
自由電子激光特別適宜于研究光與原子、分子和凝固態(tài)物質(zhì)的相互作用, 這類研究涉及到固體表面物理、半導(dǎo)體物理、超導(dǎo)體、凝聚態(tài)物理、化學(xué)、光譜學(xué)、非線性光學(xué)、生物學(xué)、醫(yī)學(xué)、材料、能源、通信、國(guó)防和技術(shù)科學(xué)等多個(gè)方面。
原子核工程是自由電子激光器應(yīng)用最有前途的領(lǐng)域之一, 自由電子激光器在此應(yīng)用上的最大優(yōu)點(diǎn)是高功率、寬可調(diào)光譜范圍, 以及準(zhǔn)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)特點(diǎn)。因此, 可應(yīng)用于物質(zhì)提純、受控核聚變、鈾、釓、硼、鍶和鈦等元素的同位素分離和等離子體加熱等。
自由電子激光器的高效率、短脈沖及波長(zhǎng)可調(diào)的優(yōu)點(diǎn), 在工業(yè)上也有廣闊的應(yīng)用前景。例如在半導(dǎo)體工藝中的薄膜沉積、平板印刷術(shù)、蝕刻、摻雜質(zhì)等, 自由電子激光器特別適合大批量材料處理, 因?yàn)樗牟ㄩL(zhǎng)可調(diào)諧, 器件又可放大到能輸出高平均功率。用于材料處理時(shí), 要求功率為1 ~5KW, 波長(zhǎng)為8~ 20μm的自由電子激光器。自由電子激光器還可進(jìn)行各種化學(xué)分析與測(cè)量, 可以生產(chǎn)高純硅晶體、滿足計(jì)算機(jī)生產(chǎn)的需要。集成電路裝配, 包括量子處理和光刻可更多地借助短波自由電子激光器。另外, 自由電子激光器還用在激光加工、光CVD等方面的材料, 制作X 射線激光器、激光加速器等。
自由電子激光器還用在原子、分子的基礎(chǔ)研究上, 光化學(xué)可依賴工作在紫外到遠(yuǎn)紫外區(qū)的自由電子激光器。自由電子激光的可調(diào)諧性和超短脈沖特性, 使得探索化學(xué)反應(yīng)過程、生化過程的動(dòng)態(tài)過程成為可能。這對(duì)研究物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和性能對(duì)生成新物質(zhì)的研究, 將會(huì)產(chǎn)生革命性的變革和新的進(jìn)展。
醫(yī)學(xué)也是自由電子激光器應(yīng)用最豐富的領(lǐng)域, 而目前當(dāng)務(wù)之急是研制緊湊、實(shí)用的小型自由電子激光器, 其主要目的是把價(jià)格降到大醫(yī)院能買得起的水平。對(duì)醫(yī)學(xué)研究和治療而言, 這種激光器可在1~ 10μm 波段可調(diào), 輸出功率不超過幾百瓦, 此種應(yīng)用一般要求有幾瓦平均功率。
更可觀的是自由電子激光器可以為空間站輸送能量, 以降低空間站對(duì)太陽能電池的依賴性。用于向衛(wèi)星傳輸功率時(shí), 要求功率為100KW ~ 1MW,波長(zhǎng)為0.86μm的自由電子激光器。
在軍事上, 自由電子激光器可以成為強(qiáng)激光武器, 是反洲際導(dǎo)彈的激光武器的主要潛在手段之一。自由電子激光器功率雖然強(qiáng)大, 但由于其體積龐大, 因此目前只適宜安裝在地面上, 供陸基激光器使用。在毫米波段, 自由電子激光器是唯一有效的強(qiáng)相干信號(hào)源, 在毫米波激光雷達(dá)、反隱形軍事目標(biāo)和激光致盲等研究中具有不可替代的重要應(yīng)用價(jià)值。
轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處。