L'equip làser d'electrons lliures de l'Institut Avançat de Recerca de Xangai (SARI) de l'Acadèmia Xinesa de Ciències (CAS) ha avançat en l'estudi de diagnòstic dels polsos làser d'electrons lliures ultra ràpids. L'equip va proposar i validar un nou mètode per al diagnòstic d'un sol tir de polsos làser d'electrons lliures ultraràpids basat en l'espectroscòpia d'interferència autorreferenciada, que proporciona una idea totalment nova per resoldre el problema del diagnòstic d'alta precisió en temps real d'atosegons lliures. làsers d'electrons. Els resultats de la investigació relacionats, titulats Interferometria espectral autorreferenciada per a la caracterització d'un sol tir de polsos làser d'electrons lliures ultracurts, es van publicar a Physical Review Letters (Physical Review Letters.
Es necessiten amb urgència fonts de llum avançades amb capacitats de resolució de temps attosegons (10-18 s) per explorar els processos fonamentals de les transformacions de la matèria en el món microscòpic, com ara els retards d'emissió fotoelèctrica, el moviment dels electrons de valència i la transferència d'electricitat. carregar. La font de llum attosegon es pot utilitzar per observar i manipular el moviment d'electrons dins d'àtoms i molècules, cosa que ajuda els científics a explorar les reaccions químiques, l'estructura electrònica i la dinàmica molecular amb més profunditat, i és de gran importància per a la ciència dels materials i la investigació química. En els darrers anys, els avenços importants en la física i la tecnologia làser d'electrons lliures de raigs X han permès la generació de polsos de raigs X attosegons amb una brillantor màxima extremadament alta, que s'espera que proporcionin una eina revolucionària per a la investigació científica de l'atosegon. A més de la generació de polsos d'atosegons, el diagnòstic complet d'informació de domini de freqüència de temps del làser d'electrons lliures de raigs X d'atosegons és igualment important per als experiments científics ultraràpids, i s'ha convertit en com realitzar un diagnòstic d'alta precisió en temps real d'aquesta informació. un coll d'ampolla que limita l'aplicació del làser d'electrons lliures de raigs X attosegons. Per abordar aquest problema, l'equip ha dut a terme un treball de recerca sistemàtic basat en el dispositiu científic a gran escala làser d'electrons lliures de la Xina.
Disseny de l'esquema i mètode de reconstrucció del domini de freqüència de temps per a polsos làser d'electrons lliures de raigs X polsats attosegons
En els darrers anys, la interferometria de fase espectral amb reconstrucció directa de camp elèctric (SPIDER) s'ha convertit en un dels mètodes de reconstrucció de pols de ràpid desenvolupament en el camp dels làsers ultraràpids. La clau d'aquest mètode és generar un parell de polsos de rèplica amb una cisalla espectral adequada. Aquest procés generalment requereix l'ús de materials cristal·lins no lineals, cosa que dificulta l'expansió del mètode a longituds d'ona curtes. En aquest estudi, es proposa de manera innovadora utilitzar l'efecte de tracció de freqüència del làser d'electrons lliures per generar la quantitat de cisalla espectral, i tant el pols de radiació ultraràpida com el pols de referència són generats pel mateix feix d'electrons, que s'adona intel·ligentment de l'auto. -interferència espectral de referència del pols de radiació; mitjançant l'aplicació de l'algoritme de transformació d'ondelets per millorar el SPIDER, es pot millorar encara més la relació senyal-soroll i l'eficiència de la reconstrucció i, al mateix temps, utilitzant els paràmetres de la Xangai lliure de raigs X suaus. -dispositiu làser d'electrons, es demostra que la informació completa del domini temps-freqüència d'un pols de raigs X d'atosegons es pot reconstruir amb precisió (l'error de reconstrucció és inferior al 6%) mitjançant aquest mètode. En comparació amb el mètode de diagnòstic de polsos ultra ràpids en dispositius làser d'electrons lliures tradicionals, aquest mètode té els avantatges d'un equip senzill, una alta eficiència de diagnòstic (en temps real, d'un sol tir), obtenint informació completa del domini de freqüència de temps al mateix temps, i una major precisió de diagnòstic amb polsos de radiació més curts, que proporciona un nou mitjà de diagnòstic per a l'optimització de la depuració de làsers d'electrons lliures de raigs X ultra ràpids, així com per a futurs experiments científics d'atosegons basats en làsers d'electrons lliures de raigs X. Els resultats es resumeixen a la taula següent.
