Ny tilgang til generering af sammenhængende og ultrakorte bløde røntgenimpulser

Skematisk af EEHC eksperimentet. Den øverste strålelinje viser linacen, som består af en fotokatode rf pistol, et laservarmer (LH) system, en 𝑋X-bånd linearizer, en bundkompressor (BC), 𝑆S-bånd og 𝐶C-bånd accelererende strukturer, en 𝐶C-bånd tværgående strukturer afbøjningsstruktur (TDS), og en dipol til stråledump. Den under beamline viser undulatorsystemet. Det første trin er en EEHG bestående af to frølasere (frø 1 og frø 2), to modulatorundulatorer, to dispersionssektioner og en radiator. Det andet trin er en typisk HGHG med en modulator, en dispersionssektion og en radiator. Disse to faser er forbundet med en frisk flok chikane. FEL-impulserne fra to trin kan detekteres separat af diagnosestationer placeret nedstrøms for hvert trin. Elektronstrålens langsgående faserum kan måles ved at bruge TDS og dipolmagneten. Kredit:Optica (2022). DOI:10.1364/OPTICA.466064

Et forskerhold fra Shanghai Advanced Research Institute fra det kinesiske videnskabsakademi har foreslået en ekstern såningsmekanisme, kaldet ekkoaktiveret harmonisk kaskade (EEHC), til at generere kohærente og ultrakorte bløde røntgenimpulser.

Resultaterne blev offentliggjort i Optica .

Generering af intense, afstembare og fuldt kohærente pulser i røntgenregimet har været en langvarig udfordring for laserteknologier. Det presserende behov for intense røntgenlyskilder har foranlediget udviklingen af røntgenfrielektronlasere (FEL'er). Men de fleste af de nuværende eksisterende røntgen-FEL-faciliteter står over for begrænset tidsmæssig sammenhæng og store skud-til-skud-udsving.

En effektiv måde at generere "laserlignende" FEL på er at anvende en ekstern laserkilde som "frøet" til at dominere forstærkningsprocessen og kontrollere outputegenskaberne. Aktuelle begrænsninger på seedede FEL'er er den lave harmoniske opkonverteringseffektivitet og lange udgangspulsvarighed.

Den foreslåede EEHC-mekanisme bruger ekkoaktiveret harmonisk generering som det første trin, der producerer intense ekstreme ultraviolette pulser, der udløser andet trins røntgenfrielektronlaser (FEL) med højforstærkningsopsætningen til harmonisk generering.

Mekanismen viser, at 100 MW-niveau spidseffekt, transformationsbegrænsede bløde røntgenimpulser med afstembar pulsvarighed fra 25 fs til 55 fs kan genereres. Sammenlignet med tidligere demonstrerede seedede FEL-mekanismer, besidder EEHC overlegenheden af meget højere harmonisk opkonverteringseffektivitet og afstembare pulsvarigheder.

Udover den tidsmæssige sammenhæng har forskere også demonstreret en unik egenskab ved EEHC ved at generere isolerede ultrakorte pulser. Den suveræne op-frekvenskonverteringseffektivitet og fleksible pulslængdestyring af denne EEHC-mekanisme gør det muligt for den at overskride de nuværende begrænsninger for seedede FEL'er, samtidig med at frøets sammenhæng bevares. + Udforsk yderligere

Forskere foreslår et nyt selvmodulationsskema i seedede frielektronlasere

Sidste artikelRobotisk bevægelse i buet rum trodser fysikkens standardlove

Næste artikelTilpasset fiber genererer Bessel-stråler