Attosecond light sources, as critical tools for studying electron dynamics in quantum systems at sub-femtosecond scales, face challenges in achieving high-intensity isolated X-ray pulses. X-ray free-electron lasers (XFELs) can generate ultrashort and ultra-intense laser pulses, serving as advanced light sources based on linear electron accelerators. Enhanced self-amplified spontaneous emission (ESASE) is the mainstream method for producing ultrashort pulses in FELs, where the local peak current of the electron beam is enhanced to generate attosecond-scale ultrafast X-rays. To achieve precise synchronization between attosecond X-rays and external pump lasers, the ideal approach implică modularea fasciculului de electroni cu un laser ultrarapast . Cu toate acestea, o problemă majoră cu această metodă este aceea că laserul de modulare produce mai multe vârfuri de satelit alături de vârful principal, degradând semnificativ raportul semnal-zgomot (SNR) al pulsului ATSOSECOND .}}
To address this problem, a team led by Researcher Feng Chao from the Shanghai Advanced Research Institute, Chinese Academy of Sciences, in collaboration with Associate Researcher Huang Zhiyuan's team at the Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, proposed using gas-pressure-gradient hollow-core fibers (HCFs). These fibers exhibit excellent broadband transmission capabilities and tunable dispersion/nonlinear properties, enabling the compression of multi-cycle mid-infrared laser pulses to sub-cycle durations. The resulting sub-cycle laser is then used to modulate the electron beam, generating isolated current spikes that produce high-SNR isolated attosecond FEL pulses in the undulator. Moreover, this sub-cycle laser Sincronizează în mod natural cu Fel-ul ATOSECOND, făcându-l un instrument ideal pentru experimentele de probe cu pompe de la ATOSECOND .
Studiul a constatat că avantajul cheie al HCF-urilor de presiune a gazului constă în capacitatea lor de a selecta cu precizie media de gaz și de a optimiza gradienții de presiune, permițând controlul flexibil al proprietăților neliniare și de dispersie . bazate pe auto-compresie de soliton, impulsurile laser pot fi eficiente comprimate prin efectele sinergiste ale unei dispersii anomale de la undă și a modulării autofazate prin intermediul efectelor sinergice ale unor} # Simulările au demonstrat că folosind HCF-uri de presiune a gazului, un impuls de intrare cu o lungime de undă centrală de 4 μm, energie puls de 640 μJ și durata de 40 FS ar putea fi comprimată la 5 . 7 fs (≈0.4 cicluri optice).
Furthermore, the study revealed that the sub-cycle laser generated by the HCF interacts with the electron beam in the FEL, inducing an almost single-cycle energy modulation, which in turn produces a single-spike current modulation. When this electron beam is transported to the FEL amplifier, it ultimately radiates an isolated X-ray pulse with high intensity and high SNR, featuring a central wavelength of 1 NM, durata pulsului de ≈580 ca și puterea maximă de 30 GW . Astfel de impulsuri ultrashort intense ar putea servi drept un nou instrument pentru cercetarea științifică de frontieră, inclusiv probarea dinamicii electronilor de valență, măsurători de întârziere fotoemisii și caracterizare a timpului cuantic al tunelului {.}
Această cercetare a obținut o sincronizare temporală naturală între impulsurile sub-ciclice ultra-intensive generate de HCFS și ATOSECOND FEL impulsuri, permițând construcția unei platforme experimentale cu raze X cu înaltă precizie, bazată pe instalații XFEL la scară largă . 6}}}}} potențial promițător pentru aplicații în Ultrafast Science Science Science Science.
Recent, concluziile conexe au fost publicate în Ultratrapast Science sub titlul „Laser izolat ATOSECOND-ELECTRON FREE-ELECTRON, bazat pe un șofer de sub-ciclu din fibre capilare goale .” Cercetarea a fost susținută de Fundația Națională de Științe Naturale din China și a Academiei Chineze de Științe .}}} din China și a Academiei Chineze de Științe .}}}