Ultrasnabb vetenskap har gjort stora framsteg de senaste åren. Attosekundpulser med fotonenergier som ligger i det mjuka röntgenområdet som motsvarar materiens fundamentala absorptionskanter tillåter studier av elektrondynamik i levande biologiska prover och nästa generations halvledarmaterial – som diamant och grafen.

Det akuta behovet av intensiva attosekundspulser vid röntgenvåglängder, särskilt i vattenfönsterområdet, har främjat utvecklingen av attosekundsröntgenfrielektronlasrar (FEL). En vanlig metod för att producera ultrasnabba pulser är den förbättrade självförstärkta spontana emissionstekniken (ESASE), och det finns många förbättringar baserade på ESASE för att ytterligare förbättra toppeffekten eller förkorta pulslängden.

Det är fortfarande mycket utmanande att generera stabila och isolerade röntgenpulser med varaktigheter på flera tiotals attosekunder, eftersom SASE utgår från brus från elektronstråleskott och den kortaste pulslängden så småningom begränsas av glidlängden. För att övervinna dessa problem har flera metoder baserade på ekoaktiverad harmonisk generering (EEHG) föreslagits. Men i dessa metoder krävs generellt få-cykellaserpulser, vilket leder till ytterligare utmaningar för lasergenerering och överföring.

Författarna till nytt arbete publicerat i Ultrafast Science föreslå en enkel och genomförbar metod baserad på EEHG för att generera intensiva isolerade röntgenpulser som täcker vattenfönstrets intervall med en varaktighet av tiotals attosekunder. Schemat för det föreslagna schemat liknar den konventionella EEHG-uppställningen. Skillnaden är att den andra frölasern ersätts av en vågfrontsrotationslaser (WFR), dvs frölasern skickas genom ett spridningselement - t.ex. dubbla gitter - för att inducera spatiotemporell koppling och styra strålens vågfront.

WFR-laserns funktion är att skräddarsy den längsgående profilen för strålningspulsen. På grund av känsligheten hos sådd FEL för externa lasrar, kan denna metod effektivt hämma buntningen på båda sidor samtidigt som en isolerad buntning i mitten bevaras.

De genererade isolerade attosekundpulserna är naturlig synkronisering med externa lasrar, vilket gör dem kapabla att driva högupplösta pumpsondsexperiment och ger en ny väg för attosekundsvetenskap. Jämfört med tidigare metoder med fåcykellasrar kräver den föreslagna metoden endast en 100 fs konventionell laser, vilket kraftigt lättar på kraven för frölasern och gör den tillförlitlig baserat på nuvarande FEL-anläggningar.

Denna typ av koherenta röntgenljuskällor kan göra det möjligt att studera den elektroniska dynamiken hos valenselektronerna med en tidsskala på cirka 100 attosekunder och kan öppna upp en ny gräns för ultrasnabb vetenskap. + Utforska vidare

Ny metod för att generera koherenta och ultrakorta mjuka röntgenpulser