Схема эксперимента EEHC. На верхней линии луча показан линейный ускоритель, состоящий из ВЧ-пушки с фотокатодом, системы лазерного нагревателя (LH), линеаризатора ????X-диапазона, пучкового компрессора (BC), ????S-диапазона и ????C-диапазона ускоряющих структур, ????C-диапазона поперечного отклоняющая конструкция (ОТС) и диполь для сброса пучка. Нижняя линия луча показывает систему ондулятора. Первый каскад представляет собой ЭВГ, состоящий из двух затравочных лазеров (затравки 1 и затравки 2), двух ондуляторов-модуляторов, двух дисперсионных секций и излучателя. Второй каскад представляет собой типичный ГПГ с одним модулятором, одной дисперсионной секцией и излучателем. Эти два этапа соединены свежей связкой шиканы. Импульсы ЛСЭ от двух каскадов могут детектироваться отдельно диагностическими станциями, расположенными после каждого каскада. Продольное фазовое пространство электронного пучка можно измерить с помощью TDS и дипольного магнита. Кредит:Оптика (2022). DOI: 10.1364/ОПТИКА.466064

Генерация интенсивных, перестраиваемых и полностью когерентных импульсов в рентгеновском режиме является давней проблемой для лазерных технологий. Острая потребность в интенсивных источниках рентгеновского излучения привела к разработке рентгеновских лазеров на свободных электронах (ЛСЭ). Однако большинство существующих в настоящее время рентгеновских установок ЛСЭ сталкиваются с ограниченной временной когерентностью и большими флуктуациями от импульса к кадру.

Эффективный способ создания «лазерного» ЛСЭ состоит в том, чтобы использовать внешний лазерный источник в качестве «затравки», чтобы доминировать в процессе усиления и управлять выходными свойствами. Текущие ограничения для ЛСЭ с затравкой заключаются в низкой эффективности преобразования гармоник с повышением частоты и большой длительности выходного импульса.

Предлагаемый механизм EEHC использует генерацию гармоник с включенным эхом в качестве первой ступени, создавая интенсивные импульсы экстремального ультрафиолета, которые заполняют второй этап рентгеновским лазером на свободных электронах (ЛСЭ) с установкой генерации гармоник с высоким коэффициентом усиления.

Механизм показывает, что могут генерироваться импульсы мягкого рентгеновского излучения с пиковой мощностью на уровне 100 МВт и ограниченным преобразованием с настраиваемой длительностью импульса от 25 фс до 55 фс. По сравнению с ранее продемонстрированными механизмами FEL с затравкой, EEHC обладает преимуществами гораздо более высокой эффективности преобразования гармоник с повышением частоты и настраиваемой длительности импульса.

Помимо временной когерентности, исследователи также продемонстрировали уникальную особенность EEHC при генерации изолированных ультракоротких импульсов. Высочайшая эффективность преобразования с повышением частоты и гибкое управление длительностью импульса этого механизма EEHC позволяют ему превысить текущие ограничения ЛСЭ с затравкой, сохраняя при этом когерентность затравки.