高阶谐波种子极紫外自由电子激光的稳定控制技术

"Stabilization of a high-order harmonic generation seeded extreme ultraviolet free electron laser by time-synchronization control with electro-optic sampling" 这篇研究论文聚焦于稳定高阶谐波产生的极端紫外自由电子激光器（Extreme Ultraviolet Free Electron Laser, EUV FEL）的运行，通过时间同步控制与电光采样技术来实现。高阶谐波产生（High-Order Harmonic Generation, HHG）是一种在强激光与气体相互作用中产生短波长光的方法，它能产生高度相干的X射线脉冲，对于科学研究和技术应用具有重大意义。在这个实验中，研究人员使用了HHG脉冲作为种子源来引导自由电子激光（Free Electron Laser, FEL）的工作。 EUV FEL是一种基于加速电子束的光源，其工作原理是利用电子束在磁性结构中与光场相互作用，产生受激辐射。当采用HHG脉冲作为种子源时，FEL的输出可以保持极高的一致性和稳定性，因为HHG产生的光具有非常窄的频率带宽，这使得整个系统更加可控和可预测。然而，实际操作中，由于种子激光脉冲与电子束之间的时间抖动（timing jitter），外部激光种子的EUV FEL通常表现出不稳定性，这限制了其在实验和应用中的效能。 为了克服这个问题，研究团队采用了一种时间漂移反馈机制（timing drift feedback）。通过电光采样（Electro-Optic Sampling, EOS），他们能够实时监测并调整种子激光与电子束的相对时间对准，从而确保两者之间的精确同步。电光采样技术是一种高速光学探测方法，它能够捕获并分析激光脉冲的微小时间结构，因此非常适合用于这种时间同步控制。 实验结果显示，通过这种方法，他们在试用用户实验中成功地长时间稳定运行了HHG-seeded EUV FEL。这一成就不仅提高了EUV光源的性能，也为未来的高精度实验和应用提供了可能，例如在材料科学、生物成像和原子物理等领域的研究。 这篇论文揭示了时间同步控制和电光采样技术在优化高阶谐波产生种子的极端紫外自由电子激光器稳定性方面的关键作用，为提高此类光源的可靠性和实用性开辟了新的途径。通过这样的技术，科学家们能够更有效地利用EUV FEL进行精密实验，推动了相关领域的科技进步。