新方法可测量超快自由电子激光脉冲

最新一项的研究，如何测量从自由电子激光器（FEL）发出的高频光的超短脉冲。通过使用光感应电离本身创建飞秒光学快门，该技术将FEL脉冲的电场编码为可见光脉冲，以便可以使用标准的慢速可见光相机对其进行测量。

洛斯阿拉莫斯（Los Alamos）的帕梅拉·鲍兰（Pamela Bowlan）表示：“这项工作有可能导致针对FEL的新在线诊断，该诊断可以确定每个光脉冲的确切脉冲形状。该信息可以帮助最终用户和加速器科学家。国家实验室负责该项目的首席研究员。该论文于2021年4月12日在Optica上发表。“这项工作还为测量X射线脉冲或飞秒时间分辨的X射线图像铺平了道路。”

通过电离产生的光学快门允许普通相机测量来自自由电子激光的飞秒脉冲。

由一公里长的线性加速器驱动的自由电子激光器发出短波长的光脉冲，持续时间达四分之一秒。结果，它们可以用作频闪灯，以观察自然界中最快的事件（原子或分子运动），因此有望彻底改变我们对几乎任何物质的理解。

以前已经证明了测量如此迅速消失的电离辐射的挑战。但是，尽管电子设备太慢而无法测量这些光脉冲，但光学效果实际上可能是瞬时的。将连续激光的所有能量压缩成短脉冲意味着飞秒激光脉冲非常明亮，并具有改变材料吸收或折射的能力，从而有效地产生了瞬时“光学百叶窗”。

这个想法已被广泛用于测量可见光飞秒激光脉冲。但是，来自FEL的高频极紫外光与物质的相互作用不同。这种光正在电离，这意味着它将电子从其原子中拉出。研究人员表明，电离本身可以用作“飞秒光学快门”，用于测量31纳米的极紫外激光脉冲。

Bowlan说：“电离通常会改变一种材料的光学性能达纳秒，这比FEL脉冲持续时间慢10,000倍。” “但是，电离上升沿的持续时间明显更快，这取决于电子离开原子要花多长时间。这种光学性质的变化可以充当测量FEL脉冲所需的快速快门。”

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