La science ultrarapide a fait de grands progrès ces dernières années. Des impulsions attosecondes avec des énergies photoniques situées dans la gamme des rayons X mous correspondant aux bords d'absorption fondamentaux de la matière permettent l'étude de la dynamique des électrons dans des échantillons biologiques vivants et des matériaux semi-conducteurs de nouvelle génération, tels que le diamant et le graphène.

Le besoin urgent d'impulsions attosecondes intenses aux longueurs d'onde des rayons X, en particulier dans la plage de la fenêtre d'eau, a favorisé le développement de lasers à électrons libres (FEL) à rayons X attosecondes. Une méthode courante pour produire des impulsions ultrarapides est la technique d'émission spontanée auto-amplifiée améliorée (ESASE), et il existe de nombreuses améliorations basées sur l'ESASE pour améliorer encore la puissance de crête ou raccourcir la durée de l'impulsion.

Il est toujours très difficile de générer des impulsions de rayons X stables et isolées avec des durées de plusieurs dizaines d'attosecondes, car SASE part du bruit de tir du faisceau d'électrons et la durée d'impulsion la plus courte est finalement limitée par la longueur de glissement. Pour surmonter ces problèmes, plusieurs méthodes basées sur la génération d'harmoniques par écho (EEHG) ont été proposées. Cependant, dans ces méthodes, des impulsions laser à quelques cycles sont généralement nécessaires, ce qui entraîne des défis supplémentaires pour la génération et la transmission du laser.

Les auteurs de nouveaux travaux publiés dans Ultrafast Science proposent une méthode simple et réalisable basée sur l'EEHG pour générer des impulsions de rayons X isolées intenses couvrant la plage de la fenêtre d'eau d'une durée de plusieurs dizaines d'attosecondes. Le schéma du schéma proposé est similaire à la configuration EEHG conventionnelle. La différence est que le deuxième laser d'amorçage est remplacé par un laser à rotation de front d'onde (WFR), c'est-à-dire que le laser d'amorçage est envoyé à travers un élément de dispersion - par exemple, des réseaux doubles - pour induire un couplage spatio-temporel et contrôler le front d'onde du faisceau.

La fonction du laser WFR est d'adapter le profil longitudinal de l'impulsion de rayonnement. En raison de la sensibilité du FEL ensemencé aux lasers externes, cette méthode peut efficacement inhiber le regroupement des deux côtés tout en préservant un regroupement isolé au milieu.

Les impulsions attosecondes isolées générées sont une synchronisation naturelle avec des lasers externes, ce qui les rend capables de piloter des expériences pompe-sonde à haute résolution et offre une nouvelle voie pour les sciences attosecondes. Par rapport aux méthodes précédentes avec des lasers à quelques cycles, la méthode proposée ne nécessite qu'un laser conventionnel de 100 fs, ce qui assouplit considérablement les exigences du laser d'amorçage et le rend fiable sur la base des installations FEL existantes.

Ce type de sources lumineuses cohérentes de rayons X peut permettre d'étudier la dynamique électronique des électrons de valence avec une échelle de temps d'environ 100 attosecondes et peut ouvrir une nouvelle frontière de la science ultrarapide. + Explorer plus loin

Nouvelle approche pour générer des impulsions de rayons X mous cohérentes et ultracourtes