劳伦斯伯克利国家实验室的研究人员与德克萨斯州Tau Systems公司合作，首次实现了激光等离子体加速器驱动自由电子激光器超过八小时的稳定运行。这项成果发表在《Physical Review Accelerators and Beams》期刊上，由Finn Kohrell领导团队完成，标志着激光等离子体加速器技术迈向实际应用的重要一步。

自由电子激光器能够产生从紫外到X射线范围的强相干光脉冲，广泛应用于原子尺度物质探测和超快过程研究。然而传统设施规模庞大，如欧洲X射线自由电子激光器需要3.4公里长的加速器，限制了普及应用。

激光等离子体加速器通过强激光脉冲在等离子体中产生强大电场，能在几厘米距离内将电子加速至近光速，为紧凑型光源提供了新途径。但此前该技术受激光参数波动影响，难以保持长期稳定运行。

研究团队在伯克利实验室BELLA中心的百太瓦波荡器束线上集成了五个主动稳定系统，实时校正激光焦点位置、脉冲能量和持续时间。他们还采用了低功率“幽灵”光束监测主光束的细微波动。

通过这些改进，激光等离子体加速器在超过10小时内以每秒1,000束的速率提供了稳定的100 MeV电子束，使自由电子激光器在420纳米波长下连续运行八小时以上。基于现有数据，团队计划进一步优化控制系统，目标在500 MeV下运行，将输出波长缩短至20-30纳米范围。

这一进展为开发紧凑、经济的相干紫外和X射线光源奠定了基础，有望推动激光等离子体加速器在科研和工业领域的更广泛应用。

出版详情：作者：Sam Jarman, Phys.org；标题：《Laser-plasma accelerator drives free-electron laser for record 8 hours》；发表于：《Physical Review Accelerators and Beams》(2026)；期刊信息: Physical Review Accelerators and Beams