Forskare vid Shanghai Advanced Research Institute (SARI) vid den kinesiska vetenskapsakademin har föreslagit och validerat ett nytt tillvägagångssätt för single-shot karakterisering av ultrakorta frielektronlaserpulser baserat på självrefererad spektral interferometri. Deras innovativa tillvägagångssätt, publicerad i Physical Review Letters , erbjuder en lovande lösning på utmaningarna med ultrasnabba vetenskapliga experiment.
Attosecond-ljuspulser kan användas för att observera och manipulera den elektroniska rörelsen i atomer och molekyler, vilket hjälper forskare att få en djupare förståelse för kemiska reaktioner, elektroniska strukturer och molekylär dynamik. Den fullständiga spektrotemporala karakteriseringen av attosekundsröntgen-frielektronlasrar är av stor betydelse för ultrasnabba vetenskapliga experiment. Den exakta engångskarakteriseringen av dessa pulser har dock varit en stor flaskhals vid tillämpningen av attosecond-röntgen-frielektronlasrar.
Under ledning av prof. Feng Chao har forskarna föreslagit ett tillvägagångssätt som använder frekvensdragningseffekten som ett sätt att inducera spektralskjuvningen. Detta tillvägagångssätt tillåter generering av både den ultrasnabba strålningspulsen och referenspulsen från samma elektronstråle, vilket möjliggör självrefererad spektral interferometri av strålningspulsen.
Med hjälp av parametrarna i Shanghai mjuk röntgen-frielektronlaseranläggning visade forskarna att detta tillvägagångssätt exakt kan rekonstruera den fullständiga spektrotemporala informationen för attosekunderröntgenpulser, med en rekonstruktionsfelfrekvens på mindre än 6%.
Jämfört med traditionella ultrasnabba pulskarakteriseringsmetoder i frielektronlaseranläggningar har detta tillvägagångssätt flera fördelar. Den använder enkel utrustning, men uppnår ändå hög diagnostisk effektivitet i realtids- och engångsmätningar,
Samtidigt ger den komplett spektrotemporal information och högre diagnostisk precision för kortare strålningspulser. Dessa fördelar utgör ett unikt diagnostiskt tillvägagångssätt för att optimera och finjustera ultrasnabba röntgenfrielektronlasrar och framtida attosecond-vetenskapliga experiment baserade på röntgenfrielektronlasrar.
Den här studien markerar ett betydande genombrott inom realtidsdiagnostik med hög precision för attosekunds-frielektronlaserpulser.
Mer information: Yaozong Xiao et al, Self-Referenced Spectral Interferometry for Single-Shot Characterization of Ultrashort Free-Electron Laser Pulses, Physical Review Letters (2023). DOI:10.1103/PhysRevLett.131.205002
Journalinformation: Fysiska granskningsbrev
Tillhandahålls av Chinese Academy of Sciences
