中科院上海高研院自由電子激光團(tuán)隊在超快自由電子激光脈沖診斷研究方面取得重要進(jìn)展，提出并驗(yàn)證了基于自參考干涉光譜對超快自由電子激光脈沖進(jìn)行單發(fā)診斷的新方法，為破解阿秒自由電子激光高精度實(shí)時診斷的難題提供了全新的思路。相關(guān)研究成果以“Self-Referenced Spectral Interferometry for Single-Shot Characterization of Ultrashort Free-Electron Laser Pulses”為題發(fā)表在Physical Review Letters上。論文的第一作者為中國科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究所的博士研究生肖耀宗，通訊作者為中國科學(xué)院上海高等研究院的馮超研究員。 .(7C)P{.0  
]9&q'7*L  
探索微觀世界物質(zhì)轉(zhuǎn)化的基本過程，諸如光電發(fā)射延遲、價電子的運(yùn)動、電荷的轉(zhuǎn)移等等，迫切需要具有阿秒（10-18秒）級時間分辨能力的先進(jìn)光源。阿秒光源可以用來觀察和操控原子和分子內(nèi)部的電子運(yùn)動，這有助于我們更深入地理解化學(xué)反應(yīng)、電子結(jié)構(gòu)和分子動力學(xué)，對于材料科學(xué)和化學(xué)研究具有重要意義。近年來，X射線自由電子激光物理和技術(shù)取得了重大突破，已能夠產(chǎn)生具有極高峰值亮度的阿秒X射線脈沖，有望為阿秒科學(xué)研究提供革命性的工具。除了阿秒脈沖的產(chǎn)生，阿秒X射線自由電子激光的完整時域-頻域信息診斷對于超快科學(xué)實(shí)驗(yàn)同樣重要，如何對這些信息進(jìn)行高精度實(shí)時診斷就成為了限制阿秒X射線自由電子激光應(yīng)用的關(guān)鍵瓶頸。針對這一問題，上海高研院自由電子激光團(tuán)隊基于我國自由電子激光大科學(xué)裝置開展了系統(tǒng)的研究工作。   x*&&?nV Iz  
{IPn\Bka  
(Ef2 w['  
直接電場重建的光譜相位干涉測量法（SPIDER）是近些年來在超快激光領(lǐng)域快速發(fā)展的一種脈沖重構(gòu)方法，該方法的關(guān)鍵是產(chǎn)生一對具有適當(dāng)光譜剪切量的復(fù)制脈沖，這個過程中一般需要使用非線性晶體材料，這使得該方法向短波長拓展極為困難。在本項研究工作中，研究團(tuán)隊創(chuàng)新性地提出利用自由電子激光的頻率牽引效應(yīng)來產(chǎn)生光譜剪切量，超快輻射脈沖和參考脈沖都由同一個電子束產(chǎn)生，從而巧妙地實(shí)現(xiàn)了輻射脈沖的自參考頻譜干涉，通過利用小波變換算法對SPIDER進(jìn)行改進(jìn)，可以進(jìn)一步提高重構(gòu)的信噪比和效率，利用上海軟X射線自由電子激光裝置的參數(shù)，研究團(tuán)隊展示了采用該方法可以準(zhǔn)確地對阿秒X射線脈沖的完整時域-頻域信息進(jìn)行重構(gòu)，重構(gòu)誤差小于6%。與傳統(tǒng)自由電子激光裝置中的超快脈沖診斷方法相比，該方法具有設(shè)備簡單、診斷效率高（實(shí)時、單發(fā)）、可同時獲得完整的時域-頻域信息以及輻射脈沖越短診斷精度越高等優(yōu)點(diǎn)，這為超快X射線自由電子激光的調(diào)試優(yōu)化以及未來基于X射線自由電子激光的阿秒科學(xué)實(shí)驗(yàn)提供了全新的診斷手段。 2r}uE
\GN  
s>@#9psm  
該工作得到了國家自然科學(xué)基金和上海市科委青年科技啟明星等項目的支持。 )yNw2+ ~5  
T]#,R|)d  
相關(guān)鏈接：https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.131.205002