TW vasega attosecond X-ray pulse laser

TW vasega attosecond X-ray pulse laser
X-ray o le Attosecondleisa fa'apalao le malosi tele ma le pu'upu'u o le taimi e fa'atino ai le ultrafast nonlinear spectroscopy ma le X-ray diffraction imaging. O le 'au su'esu'e i le Iunaite Setete na fa'aaogaina se fa'asologa o vaega e luaLasers eletise e leai ni ave Xe fa'atino ai ni pulse attosecond tu'ueseese. Pe a fa'atusatusa i lipoti o lo'o iai nei, o le averesi o le malosi o le tumutumu o pulses e fa'ateleina i se fa'atonuga o le tele, o le malosi maualuga o le tumutumu e 1.1 TW, ma o le malosiaga ogatotonu e sili atu i le 100 μJ. O lo'o tu'uina mai fo'i e le su'esu'ega ni fa'amaoniga malolosi mo amioga fa'a-soliton-like superradiation i le fanua X-ray.Lasers malolosiua fa'atautaia ai le tele o vaega fou o su'esu'ega, e aofia ai le fisiki maualuga-fanua, attosecond spectroscopy, ma laser particle accelerators. I totonu o ituaiga uma o lasers, o X-rays e fa'aaogaina lautele i su'esu'ega fa'afoma'i, iloa o mea sese tau alamanuia, siakiina o le saogalemu ma su'esu'ega fa'asaienisi. E mafai e le X-ray free-electron laser (XFEL) ona fa'ateleina le malosi o le X-ray i ni nai fa'atonuga o le tele pe a fa'atusatusa i isi tekinolosi gaosiga o X-ray, ma fa'alauteleina ai le fa'aogaina o X-rays i le fanua o le nonlinear spectroscopy ma le single-particle diffraction imaging pe a mana'omia le malosi maualuga. O le attosecond XFEL manuia talu ai nei o se mea tele na ausia i le saienisi ma tekinolosi attosecond, fa'ateleina ai le malosi o le tumutumu o lo'o maua i le sili atu ma le ono fa'atonuga o le tele pe a fa'atusatusa i punaoa X-ray benchtop.

Lasers eletise saolotoe mafai ona maua le malosi o le pulse i ni nai poloaiga o le tele e maualuga atu nai lo le tulaga o le faʻasalalauga faʻafuaseʻi e faʻaaoga ai le le mautu faʻatasi, lea e mafua mai i le fegalegaleaiga faifai pea o le fanua o le radiation i le relativistic electron beam ma le magnetic oscillator. I le hard X-ray range (pe tusa ma le 0.01 nm i le 0.1 nm wavelength), e ausia le FEL e ala i le bundle compression ma le post-saturation coning techniques. I le soft X-ray range (pe tusa ma le 0.1 nm i le 10 nm wavelength), e faʻatinoina le FEL e ala i le cascade fresh-slice technology. Talu ai nei, o attosecond pulses ma le peak power o le 100 GW ua lipotia mai o loʻo faʻatupuina e faʻaaoga ai le enhanced self-amplified spontaneous emission (ESASE) method.

Na faʻaaogaina e le 'au suʻesuʻe se faiga faʻateleina e lua-vaega e faʻavae i luga o le XFEL e faʻamalosia ai le soft X-ray attosecond pulse output mai le linac coherent.puna malamalamai le tulaga TW, o se fa'atonuga o le fa'aleleia atili o le tele i luga o taunu'uga na lipotia mai. O le fa'atulagaga fa'ata'ita'i o lo'o fa'aalia i le Ata 1. E fa'avae i luga o le metotia a le ESASE, o le photocathode emitter ua fa'afetaui e maua ai se ave eletise ma se spike maualuga o le tafe, ma e fa'aaogaina e fa'atupu ai ni pulse X-ray attosecond. O le pulse muamua o lo'o i le pito i luma o le spike o le ave eletise, e pei ona fa'aalia i le tulimanu agavale pito i luga o le Ata 1. A o'o le XFEL i le saturation, e fa'atuai le ave eletise e fa'atatau i le X-ray e se compressor magnetic, ona fegalegaleai lea o le pulse ma le ave eletise (fresh slice) e le suia e le ESASE modulation po'o le FEL laser. Mulimuli ane, o le magnetic undulator lona lua e fa'aaogaina e fa'ateleina atili ai ave X e ala i le fegalegaleaiga o pulse attosecond ma le fresh slice.

ATA. 1 Ata o le masini fa'ata'ita'i; O le ata o lo'o fa'aalia ai le avanoa o le vaega umi (ata o le taimi-malosi o le eletise, lanumeamata), le fa'asologa o le taimi nei (lanumoana), ma le fa'asalalauina o le eletise na gaosia e le fa'ateleina o le fa'asologa muamua (lanu violē). XTCAV, X-band transverse cavity; cVMI, coaxial rapid mapping imaging system; FZP, Fresnel band plate spectrometer

O pulse uma o le attosecond e fausia mai le pisa, o lea o pulse taʻitasi e iai uiga eseese o le spectral ma le time-domain, lea na suʻesuʻeina auiliili e le au suʻesuʻe. I tulaga o spectra, na latou faʻaaogaina se spectrometer o le Fresnel band plate e fuaina ai le spectra o pulse taʻitasi i le tutusa o le umi o le undulator, ma maua ai o nei spectra na tausia pea le lamolemole o galu e tusa lava pe maeʻa le faʻateleina lona lua, e faʻaalia ai o pulse na tumau pea le unimodal. I le time domain, e fuaina le angular fringe ma faʻailoaina le time domain waveform o le pulse. E pei ona faʻaalia i le Ata 1, o le X-ray pulse e faʻapipiʻi faʻatasi ma le circularly polarized infrared laser pulse. O photoelectrons e faʻaionized e le X-ray pulse o le a gaosia ai ni laina i le itu e faʻafeagai ma le vector potential o le infrared laser. Talu ai ona o le eletise o le laser e feliuliuaʻi faʻatasi ma le taimi, o le momentum distribution o le photoelectron e fuafuaina e le taimi o le electron emission, ma o le sootaga i le va o le angular mode o le emission time ma le momentum distribution o le photoelectron ua faʻatuina. O le tufatufaina o le photoelectron momentum e fuaina e faʻaaoga ai se coaxial fast mapping imaging spectrometer. E faʻavae i luga o le tufatufaina ma taunuuga o le spectral, e mafai ona toe fausia le time-domain waveform o attosecond pulses. O loʻo faʻaalia i le Ata 2 (a) le tufatufaina o le pulse duration, faʻatasi ai ma le median o le 440 as. Mulimuli ane, na faʻaaogaina le gas monitoring detector e fua ai le pulse energy, ma o le scatter plot i le va o le peak pulse power ma le pulse duration e pei ona faʻaalia i le Ata 2 (b) na fuafuaina. O faʻatulagaga e tolu e fetaui ma tulaga eseese o le electron beam focusing, waver coning conditions ma magnetic compressor delay conditions. O faʻatulagaga e tolu na maua ai le averesi o le pulse energy o le 150, 200, ma le 260 µJ, i le faʻasologa, faʻatasi ai ma le peak power maualuga o le 1.1 TW.

Ata 2. (a) Histogram tufatufaina o le afa-maualuga o le lautele atoa (FWHM) umi o le pulse; (b) Fa'asologa o le scatter e fetaui ma le malosi pito i luga ma le umi o le pulse

E le gata i lea, o le suʻesuʻega na matauina ai foʻi mo le taimi muamua le mea na tupu o le soliton-like superemission i le X-ray band, lea e foliga mai o se faapuupuuga faifai pea o le pulse i le taimi o le faʻateleina. E mafua mai i se fegalegaleaiga malosi i le va o electrons ma le radiation, faatasi ai ma le malosi e vave ona siitia mai le electron i le ulu o le X-ray pulse ma toe foi atu i le electron mai le siʻusiʻu o le pulse. E ala i le suʻesuʻega loloto o lenei mea, e faʻamoemoeina o le a mafai ona faʻatinoina atili pulse X-ray e puʻupuʻu le umi ma le maualuga o le peak power e ala i le faʻalauteleina o le faagasologa o le faʻateleina o le superradiation ma le faʻaaogaina o le pulse shortening i le soliton-like mode.