Atosegundo de la capa interna de láser en las longitudes de onda Ångström

Área de la Ciencia:

• Óptica no lineal y ciencia de rayos X

Sus antecedentes:

• Los efectos ópticos no lineales como la filamentación y el ciclo de Rabi están bien establecidos.
• Los láseres de electrones libres de rayos X (XFEL) permiten técnicas de rayos X con alta resolución espacial y especificidad elemental.
• El láser de rayos X Kα1 impulsado por XFEL se ha utilizado para la espectroscopia no lineal y el desarrollo de nuevas fuentes de rayos X.

Objetivo del estudio:

• Investigar la aparición de efectos no lineales de tipo óptico en el láser de rayos X Kα1 impulsado por XFEL.
• Explorar las características de los pulsos de rayos X generados en condiciones de alta intensidad.
• Comprender los mecanismos detrás de las inhomogeneidades espaciales y las características espectrales en el láser de rayos X.

Principales métodos:

• Observación experimental del láser Kα1 impulsado por XFEL en cobre y manganeso a altas intensidades (> 1019 W cm-2).
• Análisis de las propiedades de los pulsos de rayos X, incluidas las inhomogeneidades espaciales y la división/ampliación espectral.
• Cálculos tridimensionales de Maxwell-Bloch para simular e interpretar los fenómenos observados.

Principales resultados:

• Demostración de fuertes efectos láser análogos a los regímenes ópticos en longitudes de onda de 1,5-2,1 Å.
• Observación de inhomogeneidades espaciales significativas y división/ampliación espectral en los pulsos de rayos X generados.
• Resultados de simulación que atribuyen inhomogeneidades espaciales a la filamentación de rayos X y características espectrales al ciclo de Rabi subfemtosecundo.

Conclusiones:

• El láser Kα1 impulsado por XFEL de alta intensidad puede exhibir fenómenos complejos no lineales previamente vistos solo en el régimen óptico.
• Los pulsos de rayos X generados pueden poseer duraciones de pulso de un attosegundo (<100 attosegundos) y propiedades de coherencia únicas.
• Estos hallazgos presentan oportunidades para nuevas aplicaciones en óptica cuántica de rayos X.