Forskere udvikler en ny tilgang til enkeltskudskarakterisering af ultrakorte frielektronlaserimpulser

Forskere ved Shanghai Advanced Research Institute (SARI) fra det kinesiske videnskabsakademi har foreslået og valideret en ny tilgang til enkeltskudskarakterisering af ultrakorte frielektronlaserimpulser baseret på selvrefereret spektral interferometri. Deres innovative tilgang, offentliggjort i Physical Review Letters , tilbyder en lovende løsning på udfordringerne ved ultrahurtige videnskabelige eksperimenter.

Attosekunds lysimpulser kan bruges til at observere og manipulere den elektroniske bevægelse i atomer og molekyler, og dermed hjælpe videnskabsmænd med at få en dybere forståelse af kemiske reaktioner, elektroniske strukturer og molekylær dynamik. Den fuldstændige spektrotemporale karakterisering af attosecond-røntgen-frielektronlasere er af stor betydning for ultrahurtige videnskabelige eksperimenter. Imidlertid har den præcise enkeltskudskarakterisering af disse impulser været en stor flaskehals i anvendelsen af ​​attosecond-røntgen-frielektronlasere.

Ledet af prof. Feng Chao har forskerne foreslået en tilgang, der bruger den frekvenstrækkende effekt som en måde at inducere den spektrale forskydning. Denne tilgang tillader generering af både den ultrahurtige strålingsimpuls og referenceimpulsen fra den samme elektronstråle, hvilket muliggør selvrefereret spektral interferometri af strålingsimpulsen.

Ved hjælp af parametrene i Shanghais bløde røntgen-frielektronlaserfacilitet viste forskerne, at denne tilgang nøjagtigt kan rekonstruere den komplette spektrotemporale information af attosekund-røntgenimpulser med en rekonstruktionsfejlrate på mindre end 6%.

Sammenlignet med traditionelle ultrahurtige pulskarakteriseringsmetoder i fri-elektronlaserfaciliteter har denne tilgang adskillige fordele. Den anvender simpelt udstyr, men opnår alligevel høj diagnostisk effektivitet i realtids- og enkeltskudsmålinger,

Samtidig giver den komplet spektrotemporal information og højere diagnostisk præcision for kortere strålingsimpulser. Disse fordele præsenterer en unik diagnostisk tilgang til optimering og finjustering af ultrahurtige røntgenfrielektronlasere og fremtidige videnskabelige attosekundseksperimenter baseret på røntgenfrielektronlasere.

Denne undersøgelse markerer et betydeligt gennembrud inden for højpræcisions-realtidsdiagnostik for attosekunds-frielektronlaserimpulser.

Flere oplysninger: 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

Journaloplysninger: Physical Review Letters

Leveret af Chinese Academy of Sciences