在辽宁省大连市长兴岛经济技能开发区，坐落着一台会“发光”的大科学设备——大连相干光源（Dalian Coherent Light Source，DCLS），全称为“根据可调极紫外相干光源的归纳试验研讨设备”。它不只是我国第一台自由电子激光大型用户设备，也是国际上仅有可以在极紫外波段（Extreme Ultra-violet，EUV，50~150 nm）作业的自由电子激光设备，更是国际上最亮的极紫外光源。

  在科学试验中，光源是勘探勘探微观国际的重要东西。但是，当研讨的分子浓度极低，或其改变进程转瞬即逝时，惯例光源因为其亮度和时刻分辩率缺少，难以完成有用的勘探与解析。为此，有必要凭借具有高亮度与超短脉冲特性的先进光源，才能在原子与分子标准上，对物理、化学、生物等研讨范畴中的超快动力学进程展开准确、实时的试验研讨。

  自由电子激光正是为处理这一问题而生的先进光源。它兼具高亮度、高相干性、波长可调、超短脉冲等一起优势。与一般光源不同，自由电子激光没有灯丝；与传统激光器不同，自由电子激光也没有用于发生增益的晶体。

  其间心作业原理是：使用高能电子束在周期性磁场中发生的“扭摆运动”辐射出光场，辐射出的光场然后作用于电子发生以光波长为周期的“行列”结构，这种“行列”结构进一步经过强相干辐射的办法终究构成具有高亮度和高相干性的光束。

  得益于这一原理，自由电子激光可以发生从红外到X射线波段的优质激光，然后成为支撑化学、物理学、生命科学及材料科学等范畴前沿研讨的强壮渠道。

  在极紫外波段，传统激光器面对一个根本性难题：缺少高反射率镜子。当激光在谐振腔内往复传达时，能量会敏捷损耗，导致激光器无法有用运转，更无法发生高亮度的极紫外光。虽然高次谐波发生技能也能发生极紫外光，但其谐波转化功率较低，所发生光的亮度仍显缺少。

  自由电子激光则另辟蹊径。它具有高增益特性，作业机制不依赖反射镜，仅需让电子束单次经过周期性磁场，就能发生超高亮度的极紫外激光。因而，DCLS选用该计划，成功获得了兼具超短脉冲与超高亮度的极紫外光源。

  DCLS 发生的每个激光脉冲都无比强壮，能带着超越 100 万亿个光子，其波长在极紫外区域可完成彻底接连调谐，并具有优异的相干特性。此外，在时刻分辩率上，DCLS 还可供给飞秒至皮秒量级的时刻分辩率。正因如此，我国科学院上海使用物理研讨所所长赵振堂院士曾形象地指出，DCLS 好像一台可以为分子“拍照电影”的高速摄像机——其亮度极高、脉冲保持的时刻极短，足以明晰捕捉化学键开裂与构成的瞬态进程，然后显着提升了人类勘探物质内部结构动态演化的才能。

  这台“分子摄像机”不只在根底科学研讨中表现出色，更在多个与国计民生严密相关的范畴大显神通。

  DCLS在动力研讨范畴的杰出使用：近年来，全球气候均匀状况随时刻的改变日益严峻，碳排放问题已成为全国际一起面对的应战。推进动力高效使用和削减污染排放量是我国完成碳达峰、碳中和（简称“双碳”）方针的要害。全球90%以上的动力来自焚烧，其间化石燃料占有主导地位。这一进程发生了许多的温室气体（如二氧化碳，CO2），加重了气候改变。

  在此布景下，如何将二氧化碳高效转化为有用资源，成为科学研讨的热门与难点。大连相干光源（DCLS）宣布的极紫外自由电子激光，就像一束超亮的“显微探针”，可以在反响发生的进程中，实时勘探和捕捉二氧化碳转化时的要害中心物种，然后协助科学家们从微观层面了解二氧化碳的转化机理。这一认知打破，将为开发高效、清洁的二氧化碳资源化使用技能供给至关重要的科学依据。

  DCLS在空气污染归纳防治范畴的杰出使用：雾霾是人们最关怀的大气污染之一，它不只损害健康，还影响经济与生活品质。雾霾管理的重点是澄清其构成机制。科学研讨标明，空气中的污染分子（如二氧化硫SO₂、氮氧化物NOx、挥发性有机物VOC等）会与水和氧气反响，逐步聚集成细小的“分子团簇”，这些团簇不断长大，就会构成雾霾。DCLS的极紫外自由电子激光可以像“放大镜”相同，准确丈量这些分子团簇的结构和动态改变，提醒雾霾从分子标准“从小到大”的完好进程。这些发现有助于从源头了解并管理雾霾，为大气污染防治供给科学依据。

  DCLS在生物医药范畴的杰出使用：生命活动依赖于杂乱的生物大分子，比方蛋白质和核酸。要了解它们的功用，有必要知道它们的结构和动态改变。传统研讨办法如质谱剖析，因为只能直接剖析比较小的片段，因而研讨大分子时需求先把它们切成小段，这一进程直接引发许多关于变体和分子相互作用的重要信息丢掉。DCLS的极紫外自由电子激光则供给了一条新途径，它可以直接激起分子量大于30000道尔顿的生物大分子，并发生更丰厚的骨架和序列信息。一起，DCLS具有飞秒到皮秒级的超快时刻分辩才能，可以在分子崩溃前捕捉其构象改变和相互作用，就像为科学家们供给了一台“超高速摄像机”，记载下生命分子在微观标准的演化。这对药物规划、疾病机制研讨都具有极端严重价值。

  这台坐落渤海之滨的大科学设备，不只是我国在先进光源范畴完成跨越式展开的标志，更已成为推进原始立异、处理动力环境与生命健康等范畴中心问题的强壮渠道。跟着更多科学试验的展开，大连相干光源必将为人类知道国际、改造国际供给更多新的或许，在我国迈向国际科技强国的征途中，继续闪烁其一起而重要的光辉。