Разработан новый подход для однократной характеристики ультракоротких лазерных импульсов на свободных электронах
Ученые из Шанхайского института перспективных исследований (SARI) Китайской академии наук предложили и подтвердили новый подход к однократной характеристике ультракоротких лазерных импульсов на свободных электронах, основанный на собственной спектральной интерферометрии. Их инновационный подход, опубликованный в журнале Physical Review Letters, предлагает многообещающее решение проблем сверхбыстрых научных экспериментов. Был использован эффект подтягивания частоты как способ вызвать спектральный сдвиг. Этот позволило генерировать как сверхбыстрый импульс излучения, так и опорный импульс из одного и того же электронного пучка, что обеспечило самопривязку спектральной интерферометрии импульса излучения. С помощью установки мягкого рентгеновского лазера на свободных электронах продемонстрировано, что этот подход может точно восстановить полную спектрально-временную информацию аттосекундных рентгеновских импульсов с частотой ошибок восстановления менее 6%.
Схематическая схема предлагаемого метода и спектрально-временные реконструкции аттосекундных рентгеновских лазерных импульсов на свободных электронах.
Аттосекундные световые импульсы можно использовать для наблюдения и управления электронным движением в атомах и молекулах, что помогает ученым глубже понять химические реакции, электронные структуры и молекулярную динамику. Полная спектрально-временная характеристика аттосекундных рентгеновских лазеров на свободных электронах имеет большое значение для сверхбыстрых научных экспериментов. Однако точная однократная характеристика этих импульсов была основным узким местом в применении аттосекундных рентгеновских лазеров на свободных электронах.
Исследователи под руководством профессора Фэн Чао предложили подход, использующий эффект подтягивания частоты как способ вызвать спектральный сдвиг. Этот подход позволяет генерировать как сверхбыстрый импульс излучения, так и опорный импульс из одного и того же электронного пучка, что обеспечивает самопривязку спектральной интерферометрии импульса излучения.
С помощью параметров Шанхайской установки мягкого рентгеновского лазера на свободных электронах исследователи продемонстрировали, что этот подход может точно восстановить полную спектрально-временную информацию аттосекундных рентгеновских импульсов с частотой ошибок восстановления менее 6%.
По сравнению с традиционными методами определения характеристик сверхбыстрых импульсов в лазерных установках на свободных электронах этот подход имеет ряд преимуществ. В нем используется простое оборудование, но при этом достигается высокая диагностическая эффективность при измерениях в реальном времени и однократных измерениях.
Одновременно он обеспечивает полную спектрально-временную информацию и более высокую точность диагностики при более коротких импульсах излучения. Эти преимущества представляют собой уникальный диагностический подход для оптимизации и точной настройки сверхбыстрых рентгеновских лазеров на свободных электронах и будущих аттосекундных научных экспериментов на основе рентгеновских лазеров на свободных электронах.
Это исследование знаменует собой значительный прорыв в высокоточной диагностике в реальном времени аттосекундных лазерных импульсов на свободных электронах.
