基于双盲全息术的SASE自由电子激光脉冲全光单次时间表征
A 2D Holographic Approach for All-Optical Single-Shot Temporal Characterization of SASE FEL Pulses
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中文总结 AI 辅助
该研究针对SASE自由电子激光脉冲的时间抖动问题，提出基于双盲全息术的全光单次方法，实现亚10飞秒脉冲的阿秒级精度波形重建与延迟标记，填补了相关技术空白。
中文摘要 AI 辅助
X射线自由电子激光（XFEL）可提供从极紫外到硬X射线光子能量范围内的超短、超高亮度辐射，其脉冲持续时间可低至数百阿秒，这些光源在以前所未有的时间和空间分辨率对物质进行成像方面具有独特优势。然而，产生此类超短脉冲的方案通常依赖自放大自发辐射（SASE），这是一种会引入显著时间和光谱抖动的随机过程，因此需要单次表征方法对获取的数据进行后排序。尽管已开发出多种脉冲表征和延迟标记方法，但它们通常存在实验和计算复杂性，且目前尚无现有方法能在阿秒时间尺度上同时实现单次脉冲重建和延迟标记。为填补这一空白，我们提出一种基于双盲全息术（DBH）的全光单次方法，通过记录极紫外（XUV）自由电子激光源与基于高次谐波产生（HHG）的源之间的光谱干涉，实现了亚10飞秒自由电子激光脉冲的波形重建和延迟标记，且精度达到阿秒级。
英文摘要
X-ray Free-electron lasers (XFELs) deliver ultrashort and ultrabright radiation in a photon-energy range spanning from extreme ultraviolet to hard X-rays. Supporting pulse durations down to hundreds of attoseconds, these sources are unique in enabling imaging of matter with unprecedented temporal and spatial resolution. However, schemes that produce such ultrashort pulses typically rely on Self-Amplified Spontaneous Emission (SASE), a stochastic process that introduces significant temporal and spectral jitter, therefore requiring single-shot characterization methods for post sorting the acquired data. Although various methods have been developed for pulse characterization and delay tagging, they often come with experimental and computational complexity. Moreover, no existing method currently combines both single-shot pulse reconstruction and delay tagging at the attosecond time scale. To close this gap, we present two-dimensional time-domain Double-Blind Holography (2D-TDDBH), an entirely novel approach combining double-blind holography with concepts from diffractive imaging and ptychography. By recording the 2D spatial profile of the spectral interference between an extreme ultraviolet (XUV) FEL source and a high-harmonic generation (HHG)-based source, we achieve simultaneous waveform reconstruction and delay tagging of sub-10 fs FEL pulses with attosecond precision.
发表机构
- University of Hamburg（汉堡大学）
- Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY（德国电子同步加速器中心）
- Universität Hamburg（汉堡大学）
- Indian Institute of Technology Kanpur（坎普尔印度理工学院）
- Lund University（隆德大学）
- Max-Planck-Institut für Kernphysik（马克斯·普朗克核物理研究所）
- Leibniz Universität Hannover（汉诺威莱布尼茨大学）
- Helmholtz Institute Jena（耶拿亥姆霍兹研究所）
- GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH（重离子研究中心）
- Weizmann Institute of Science（魏茨曼科学研究所）
机构由 AI 辅助整理，请以论文原文为准。
