基于fresh-slice的全相干X射线自由电子激光飞秒脉冲产生原理

作     者：高张峰 颜佳伟 邓海啸 刘波 王东 GAO Zhangfeng;YAN Jiawei;DENG Haixiao;LIU Bo;WANG Dong

作者机构：中国科学院上海应用物理研究所上海201800 中国科学院大学北京100049 中国科学院上海高等研究院上海201210 

出 版 物：《核技术》 (Nuclear Techniques)

年 卷 期：2021年第44卷第7期

页      面：1-8页

核心收录：

学科分类：082703[工学-核技术及应用] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 0827[工学-核科学与技术] 0703[理学-化学] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家重点研发计划(No.2018YFE0103100、No.2016YFA0401900) 国家自然科学基金(No.11935020、No.11775293)资助 

主　　题：X射线 飞秒脉冲 能量啁啾 Fresh-Slice 圆偏振 

摘      要：X射线自由电子激光(Free-Electron Laser,FEL),尤其是全相干飞秒FEL脉冲,在众多领域都有应用。依托上海软X射线自由电子激光用户装置(Shanghai Soft X-ray Free-Electron Laser User Facility,SXFEL-UF),提出了一种基于fresh-slice技术产生全相干飞秒X射线脉冲的原理。通过对电子束施加横向踢力使其产生时间关联的横向倾斜,再利用种子激光调制的时空同步获得亚十飞秒尺度的群聚。对于SXFEL-UF的级联高增益谐波产生(High-Gain Harmonic Generation,HGHG)模式,三维模拟结果表明得到种子激光45次谐波的峰值功率为3 GW,脉冲长度为3.3 fs,X射线脉冲长度随束团横向倾斜程度的变化关系与理论预期吻合;单级回声型谐波产生(Echo-Enabled Harmonic Generation,EEHG)模式的三维模拟结果与之接近。通过进一步分析电子束团的横向发射度、能量啁啾、横向位置抖动和中心能量抖动对该方案结果的影响,探索了利用椭圆极化波荡器Afterburner同时获得6 nm的飞秒线偏光和3 nm的飞秒圆偏光的方案。