Coherent soft X-ray pulses from an echo-enabled harmonic generation free-electron laser - Archive ouverte HAL Accéder directement au contenu
Article Dans Une Revue Nature Photon. Année : 2019

Coherent soft X-ray pulses from an echo-enabled harmonic generation free-electron laser

Primož Rebernik Ribič
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Alessandro Abrami
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Laura Badano
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Maurizio Bossi
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Hans-Heinrich Braun
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Niky Bruchon
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Flavio Capotondi
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Davide Castronovo
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Marco Cautero
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Giovanni Ninno
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Alexander Demidovich
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Bruno Diviacco
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Maurizio Zaccaria
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Dino Zangrando
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Marco Zangrando
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Enrico Massimiliano Allaria
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Résumé

X-ray free-electron lasers (FELs), which amplify light emitted by a relativistic electron beam, are extending nonlinear optical techniques to shorter wavelengths, adding element specificity by exciting and probing electronic transitions from core levels. These techniques would benefit tremendously from having a stable FEL source, generating spectrally pure and wavelength-tunable pulses. We show that such requirements can be met by operating the FEL in the so-called echo-enabled harmonic generation (EEHG) configuration. Here, two external conventional lasers are used to precisely tailor the longitudinal phase space of the electron beam before emission of X-rays. We demonstrate high-gain EEHG lasing producing stable, intense, nearly fully coherent pulses at wavelengths as short as 5.9 nm (~211 eV) at the FERMI FEL user facility. Low sensitivity to electron-beam imperfections and observation of stable, narrow-band, coherent emission down to 2.6 nm (~474 eV) make the technique a prime candidate for generating laser-like pulses in the X-ray spectral region, opening the door to multidimensional coherent spectroscopies at short wavelengths.

Dates et versions

hal-02283500 , version 1 (10-09-2019)

Identifiants

Citer

Primož Rebernik Ribič, Alessandro Abrami, Laura Badano, Maurizio Bossi, Hans-Heinrich Braun, et al.. Coherent soft X-ray pulses from an echo-enabled harmonic generation free-electron laser. Nature Photon., 2019, 13 (8), pp.555-561. ⟨10.1038/s41566-019-0427-1⟩. ⟨hal-02283500⟩
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