A ciência ultrarrápida fez grandes avanços nos últimos anos. Pulsos de attossegundos com energias de fótons situadas na faixa de raios-X suaves correspondentes às bordas de absorção fundamentais da matéria permitem o estudo da dinâmica de elétrons em amostras biológicas vivas e materiais semicondutores de próxima geração - como diamante e grafeno.
A necessidade urgente de pulsos intensos de attossegundos em comprimentos de onda de raios-X, especialmente na faixa da janela de água, promoveu o desenvolvimento de lasers de elétrons livres de raios-X (FELs) de attossegundos. Um método comum para produzir pulsos ultrarrápidos é a técnica de emissão espontânea autoamplificada aprimorada (ESASE), e há muitas melhorias baseadas no ESASE para aumentar ainda mais a potência de pico ou encurtar a duração do pulso.

Ainda é muito desafiador gerar pulsos de raios X estáveis ​​e isolados com durações de várias dezenas de attosegundos, uma vez que o SASE começa a partir do ruído de disparo do feixe de elétrons e a duração mais curta do pulso é eventualmente limitada pelo comprimento do deslizamento. Para superar esses problemas, vários métodos baseados na geração harmônica habilitada por eco (EEHG) têm sido propostos. No entanto, nesses métodos, geralmente são necessários pulsos de laser de poucos ciclos, levando a desafios adicionais para a geração e transmissão do laser.

Os autores do novo trabalho publicado na Ultrafast Science propõem um método simples e viável baseado em EEHG para gerar pulsos de raios X isolados intensos cobrindo a faixa da janela de água com duração de dezenas de attosegundos. O esquema do esquema proposto é semelhante à configuração convencional do EEHG. A diferença é que o segundo laser de semente é substituído por um laser de rotação de frente de onda (WFR), ou seja, o laser de semente é enviado através de um elemento de dispersão - por exemplo, grades duplas - para induzir o acoplamento espaço-temporal e controlar a frente de onda do feixe.

A função do laser WFR é adaptar o perfil longitudinal do pulso de radiação. Devido à sensibilidade do FEL semeado a lasers externos, este método pode efetivamente inibir o agrupamento em ambos os lados, preservando um agrupamento isolado no meio.

Os pulsos de attossegundos isolados gerados são sincronização natural com lasers externos, tornando-os capazes de conduzir experimentos de sonda de alta resolução e fornecendo um novo caminho para as ciências de attossegundos. Comparado com métodos anteriores com lasers de poucos ciclos, o método proposto requer apenas um laser convencional de 100 fs, o que relaxa bastante os requisitos para o laser de sementes e o torna confiável com base nas instalações FEL existentes atualmente.

Esse tipo de fonte coerente de raios-X pode possibilitar o estudo da dinâmica eletrônica dos elétrons de valência com uma escala de tempo de cerca de 100 attossegundos e pode abrir uma nova fronteira da ciência ultrarrápida. + Explorar mais

Nova abordagem para gerar pulsos de raios X suaves coerentes e ultracurtos