中國科學院上海光學精密機械研究所強場鐳射物理國家重點實驗室徐至展、李儒新、劉建勝等在超強超短鐳射驅動的小型化自由電子鐳射新概念研究方面取得重要進展，
提出並實現了一種微型、瞬態的波蕩器方案。
研究人員利用超強超短鐳射與金屬絲相互作用，
在產生高能電子束的同時，
巧妙地利用電荷分離效應構建了微型、瞬態的電子波蕩器，
並基於該全新波蕩器方案獲得了非線性放大的強THz輻射輸出。
自由電子鐳射被稱為第四代光源，
可以提供從遠紅外到X射線波段的高亮度相干輻射，
在物理、化學、材料科學、生命科學等領域具有前所未有的革命性應用價值。
傳統的自由電子鐳射基於射頻加速器產生高能電子束，
再利用週期性排布的磁鐵構成的波蕩器對電子束進行扭擺與調製，
最後輻射出高亮度相干輻射。
無論是射頻電子加速器或由週期性磁鐵構成的電子波蕩器都是體積龐大，
造價昂貴。
發展小型化、低成本的新一代自由電子鐳射，
包括臺式化的電子加速器和波蕩器是科學界一直夢寐以求追逐的重大目標。
上海光機所強場鐳射物理國家重點實驗室在超強超短鐳射驅動的臺式化高能電子加速器和波蕩器新原理、新概念研究方面進行了長期不懈的探索。
繼2016年在超強超短鐳射驅動的鐳射尾波場電子加速獲得創紀錄高亮度高品質電子束重大成果之後，
該研究團隊又在超強超短鐳射驅動的微型、瞬態的波蕩器新概念研究方面取得重大原創突破，
首次成功構建了全光驅動的金屬絲波導螺旋波蕩器並實現了放大的強THz輻射輸出。
在該項工作中，
研究人員利用一束超強超短鐳射輻照金屬絲靶，
通過鐳射與等離子體相互作用產生定向的高能電子發射，
同時基於電荷分離在金屬絲上瞬間產生一個極強的徑向瞬態電場；該電場導引沿金屬絲方向附近發射的大量高能電子沿金屬絲傳輸並進行週期性的螺旋運動——相當於電子束在一微型波蕩器中的螺旋運動。
這種運動產生了強THz輻射，
轉換效率達到1%以上。
實驗中，
電子束能量~100keV，
瞬態波蕩器週期約650微米；通過改變金屬絲的直徑可以改變徑向電場強度，
從而改變波蕩器週期，
獲得了頻率可調諧的近單週期寬頻THz輻射；通過改變金屬絲的長度，
首次觀測到了THz輻射強度隨傳輸距離的非線性放大效應，
放大倍數達到10倍以上。
這種強THz輻射源有望在材料的探測研究方面獲得重要的應用。
該項研究中電子束和波蕩器都是由同一束鐳射同時產生，
這種波蕩器新概念有望進一步拓展，
在短波長甚至X射線自由電子鐳射等領域得到重要應用。
