Schéma de l'expérience EEHC. La ligne de lumière supérieure montre le linac qui se compose d'un canon à photocathode rf, d'un système de chauffage laser (LH), d'un linéariseur en bande 𝑋X, d'un compresseur de paquets (BC), de structures accélératrices en bande 𝑆S et 𝐶C, d'un dispositif transversal en bande 𝐶C structure déflectrice (TDS) et un dipôle pour l'arrêt du faisceau. La ligne de lumière inférieure montre le système onduleur. Le premier étage est un EEHG composé de deux lasers de graine (graine 1 et graine 2), de deux onduleurs modulateurs, de deux sections de dispersion et d'un radiateur. Le deuxième étage est un HGHG typique avec un modulateur, une section de dispersion et un radiateur. Ces deux étapes s'enchaînent avec une chicane grappe fraîche. Les impulsions FEL de deux étages peuvent être détectées séparément par des stations de diagnostic situées en aval de chaque étage. L'espace de phase longitudinal du faisceau d'électrons peut être mesuré en utilisant le TDS et l'aimant dipôle. Crédit :Optica (2022). DOI :10.1364/OPTICA.466064
Une équipe de recherche de l'Institut de recherche avancée de Shanghai de l'Académie chinoise des sciences a proposé un mécanisme d'ensemencement externe, appelé cascade harmonique activée par écho (EEHC), pour générer des impulsions de rayons X mous cohérentes et ultracourtes.
Les résultats ont été publiés dans Optica .
La génération d'impulsions intenses, accordables et entièrement cohérentes dans le régime des rayons X est un défi de longue date pour les technologies laser. Le besoin urgent de sources lumineuses à rayons X intenses a incité le développement des lasers à rayons X à électrons libres (FEL). Cependant, la plupart des installations FEL à rayons X actuellement existantes sont confrontées à une cohérence temporelle limitée et à de grandes fluctuations d'un coup à l'autre.
Un moyen efficace de générer un FEL "de type laser" consiste à utiliser une source laser externe comme "graine" pour dominer le processus de gain et contrôler les propriétés de sortie. Les limites actuelles des FEL amorcés sont la faible efficacité de conversion ascendante des harmoniques et la longue durée des impulsions de sortie.
Le mécanisme EEHC proposé utilise la génération d'harmoniques activée par écho comme première étape, produisant des impulsions ultraviolettes extrêmes intenses qui alimentent le laser à rayons X à électrons libres (FEL) de la deuxième étape avec la configuration de génération d'harmoniques à gain élevé.
Le mécanisme montre qu'une puissance de crête de niveau 100 MW, des impulsions de rayons X mous à transformation limitée avec une durée d'impulsion réglable de 25 fs à 55 fs peuvent être générées. En comparaison avec les mécanismes FEL ensemencés démontrés précédemment, EEHC détient les supériorités d'une efficacité de conversion ascendante harmonique beaucoup plus élevée et de durées d'impulsion réglables.
Outre la cohérence temporelle, les chercheurs ont également démontré une caractéristique unique de l'EEHC sur la génération d'impulsions ultracourtes isolées. L'efficacité de conversion haute fréquence suprême et le contrôle flexible de la longueur d'impulsion de ce mécanisme EEHC lui permettent de dépasser les limites actuelles des FEL ensemencés tout en préservant la cohérence de la graine. Des scientifiques proposent un nouveau schéma d'automodulation dans les lasers à électrons libres ensemencés
