柏林马克斯·普朗克学会的弗里茨·哈伯研究所取得了一个技术里程碑。红外自由电子激光器首次以双色模式运行。这项全球独一无二的技术使同步双色激光脉冲的实验成为可能，为研究开辟了新的可能性。

全世界有十几个自由电子激光器，在尺寸、波长范围和成本方面差异很大。然而，它们都会产生强烈的短辐射脉冲。在过去的几十年里，自由电子激光器已成为重要的辐射源，在基础研究和应用科学中得到了广泛的应用。

FHI的研究人员现在与美国合作伙伴合作开发了一种方法，可以同时产生两种不同颜色的红外脉冲。这一创新对于研究固体和分子的时间过程尤为重要。

在FEL中，电子束首先被电子加速器加速到非常高的动能，达到接近光速的速度。然后，快速电子通过一个波动器，在那里它们被极性周期性变化的强磁场强迫进入类似激流回旋的路径。

电子的振荡导致电磁辐射的发射，其波长可以通过调整电子能量和/或磁场强度来改变。出于这个原因，FEL可用于在电磁波谱的几乎所有部分产生类似激光的辐射，从长太赫兹到短X射线波长。

自 2012 年以来，FEL 一直在 FHI 运行，产生中红外范围内的强烈脉冲辐射，波长在 2.8 至 50 微米范围内连续可调。近年来，FHI的科学家和工程师致力于双色扩展，其中安装了第二个FEL分支，以产生波长在5至170微米之间的远红外辐射。

FIR-FEL分支包括一个新的混合磁体波浪器，该波荡器是在FHI专门建造的。此外，在电子直线加速器后面安装了一个500 MHz的踢脚腔，用于电子的横向偏转。踢球腔可以以每秒10亿次的速度改变高能电子束的方向。

2023 年 6 月，FHI 团队展示了新型 FIR-FEL 的首次“激光”，将所有来自 LINAC 的电子束引导到 FIR-FEL。2023 年 12 月，他们首次演示了双色操作。在这种模式下，在踢球腔中形成的强振荡电场使每隔两个电子束向左偏转，每隔一束电子向右偏转。

这样，来自LINAC的高重复率电子束被分成两束，每束重复率的一半;一个被引导到旧的 MIR-FEL，另一个被引导到新的 FIR-FEL。在每个FEL中，改变波荡器磁场强度可以连续调谐波长，最高可达四倍。

大约十年来，FHI-FEL使FHI的研究小组能够进行从气相中团簇，纳米颗粒和生物分子的光谱学到非线性固体光谱学和表面科学的实验，迄今为止，大约有100篇同行评审的出版物。

新的双色模式是全球任何其他IR FEL设施所没有的，它将实现新的实验，如MIR/MIR和MIR/FIR泵浦探针实验。这有望为物理化学、材料科学、催化研究和生物分子研究等不同领域的实验研究开辟新的机会，从而为新材料和新药物的开发做出贡献。