Tim laser elektron bebas di Shanghai Advanced Institute of Research (SARI) dari Chinese Academy of Sciences (CAS) telah membuat kemajuan dalam studi diagnostik pulsa laser elektron bebas ultracepat. Tim tersebut mengusulkan dan memvalidasi metode baru untuk diagnosis satu kali pulsa laser elektron bebas ultracepat berdasarkan spektroskopi interferensi referensi mandiri, yang memberikan ide baru untuk memecahkan masalah diagnosis waktu-nyata attodetik yang berpresisi tinggi. laser elektron. Hasil penelitian terkait bertajuk Self-Referenced Spectral Interferometry for Single-Shot Characterization of Ultrashort Free-Electron Laser Pulses, diterbitkan dalam Physical Review Letters ( Physical Review Letters.
Sumber cahaya canggih dengan kemampuan penyelesaian waktu attodetik (10-18 s) sangat dibutuhkan untuk mengeksplorasi proses mendasar transformasi materi di dunia mikroskopis, seperti penundaan emisi fotolistrik, pergerakan elektron valensi, dan transfer energi listrik. mengenakan biaya. Sumber cahaya attodetik dapat digunakan untuk mengamati dan memanipulasi gerakan elektron di dalam atom dan molekul, yang membantu para ilmuwan mengeksplorasi reaksi kimia, struktur elektronik, dan dinamika molekul secara lebih mendalam, dan sangat penting bagi penelitian ilmu material dan kimia. Dalam beberapa tahun terakhir, terobosan penting dalam fisika dan teknologi laser elektron bebas sinar-X telah memungkinkan pembangkitan pulsa sinar-X attodetik dengan kecerahan puncak yang sangat tinggi, yang diharapkan dapat menjadi alat revolusioner untuk penelitian ilmiah attodetik. Selain pembangkitan pulsa attodetik, diagnosis informasi domain frekuensi waktu lengkap dari laser elektron bebas sinar-X attodetik juga sama pentingnya untuk eksperimen ilmiah ultracepat, dan cara melakukan diagnosis waktu nyata dengan presisi tinggi atas informasi ini telah menjadi hambatan yang membatasi penerapan laser elektron bebas sinar-X attodetik. Untuk mengatasi masalah ini, tim telah melakukan penelitian sistematis berdasarkan perangkat ilmiah laser elektron bebas berskala besar milik Tiongkok.
Tata letak skema dan metode rekonstruksi domain frekuensi waktu untuk pulsa laser elektron bebas sinar-X berdenyut attodetik
Dalam beberapa tahun terakhir, interferometri fase spektral dengan rekonstruksi medan listrik langsung (SPIDER) telah menjadi salah satu metode rekonstruksi pulsa yang berkembang pesat di bidang laser ultracepat. Kunci dari metode ini adalah menghasilkan sepasang pulsa replika dengan pergeseran spektral yang sesuai. Proses ini umumnya memerlukan penggunaan bahan kristal nonlinier, sehingga perluasan metode ke panjang gelombang pendek agak sulit. Dalam penelitian ini, secara inovatif diusulkan untuk memanfaatkan efek traksi frekuensi dari laser elektron bebas untuk menghasilkan kuantitas geser spektral, dan pulsa radiasi ultracepat dan pulsa referensi dihasilkan oleh berkas elektron yang sama, yang secara cerdik mewujudkan diri -interferensi spektral referensi dari pulsa radiasi; dengan menerapkan algoritma transformasi wavelet untuk meningkatkan SPIDER, rasio signal-to-noise dan efisiensi rekonstruksi dapat lebih ditingkatkan, dan pada saat yang sama, dengan menggunakan parameter Shanghai soft-X-ray free -perangkat laser elektron, ditunjukkan bahwa informasi domain frekuensi waktu lengkap dari pulsa sinar-X attodetik dapat direkonstruksi secara akurat (kesalahan rekonstruksi kurang dari 6%) menggunakan metode ini. Dibandingkan dengan metode diagnostik pulsa ultracepat pada perangkat laser elektron bebas tradisional, metode ini memiliki keunggulan peralatan sederhana, efisiensi diagnostik tinggi (waktu nyata, tembakan tunggal), memperoleh informasi domain frekuensi waktu lengkap pada saat yang bersamaan, dan akurasi diagnostik yang lebih tinggi dengan pulsa radiasi yang lebih pendek, yang menyediakan sarana diagnostik baru untuk optimalisasi debugging laser elektron bebas sinar-X ultracepat serta untuk eksperimen sains attodetik di masa depan berdasarkan laser elektron bebas sinar-X. Hasilnya dirangkum dalam tabel berikut.
