Esquema del experimento EEHC. La línea de luz superior muestra el linac, que consta de un cañón de fotocátodo de radiofrecuencia, un sistema de calentador láser (LH), un linealizador de banda 𝑋X, un compresor de racimo (BC), estructuras aceleradoras de banda 𝑆S y banda 𝐶C, un transverso de banda 𝐶C estructura deflectora (TDS) y un dipolo para volcado de haz. La línea de luz inferior muestra el sistema ondulador. La primera etapa es un EEHG que consta de dos láseres semilla (semilla 1 y semilla 2), dos onduladores moduladores, dos secciones de dispersión y un radiador. La segunda etapa es un HGHG típico con un modulador, una sección de dispersión y un radiador. Estas dos etapas están conectadas con una nueva chicane. Los pulsos FEL de dos etapas pueden detectarse por separado mediante estaciones de diagnóstico ubicadas aguas abajo de cada etapa. El espacio de fase longitudinal del haz de electrones se puede medir utilizando el TDS y el imán dipolar. Crédito:Óptica (2022). DOI:10.1364/OPTICA.466064
Un equipo de investigación del Instituto de Investigación Avanzada de Shanghái de la Academia de Ciencias de China ha propuesto un mecanismo de siembra externo, denominado cascada armónica habilitada por eco (EEHC), para generar pulsos de rayos X suaves coherentes y ultracortos.
Los resultados fueron publicados en Optica .
La generación de pulsos intensos, sintonizables y totalmente coherentes en el régimen de rayos X ha sido un desafío de larga data para las tecnologías láser. La necesidad urgente de fuentes de luz de rayos X intensos ha impulsado el desarrollo de láseres de electrones libres (FEL) de rayos X. Sin embargo, la mayoría de las instalaciones FEL de rayos X existentes en la actualidad se enfrentan a una coherencia temporal limitada y a grandes fluctuaciones entre disparos.
Una forma eficiente de generar FEL "similar a un láser" es emplear una fuente de láser externa como "semilla" para dominar el proceso de ganancia y controlar las propiedades de salida. Las limitaciones actuales de los FEL sembrados son la eficiencia de conversión ascendente de armónicos bajos y la duración prolongada del pulso de salida.
El mecanismo EEHC propuesto utiliza la generación de armónicos habilitada por eco como primera etapa, lo que produce intensos pulsos ultravioleta extremos que alimentan el láser de electrones libres (FEL) de rayos X de la segunda etapa con la configuración de generación de armónicos de alta ganancia.
El mecanismo muestra que se pueden generar pulsos de rayos X suaves de transformación limitada con una potencia máxima de 100 MW con una duración de pulso sintonizable de 25 fs a 55 fs. En comparación con los mecanismos FEL sembrados demostrados anteriormente, EEHC tiene la superioridad de una eficiencia de conversión ascendente armónica mucho más alta y duraciones de pulso sintonizables.
Además de la coherencia temporal, los investigadores también han demostrado una característica única de EEHC al generar pulsos ultracortos aislados. La suprema eficiencia de conversión de frecuencia ascendente y el control flexible de la longitud del pulso de este mecanismo EEHC le permiten superar las limitaciones actuales de los FEL sembrados al tiempo que preserva la coherencia de la semilla. Los científicos proponen un nuevo esquema de automodulación en láseres de electrones libres sembrados
