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全息图可视化阿秒光脉冲

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全息摄影的迷人概念可用于表征极短光脉冲 。以色列魏兹曼科学研究所的科学家研究小组DESY，Consiglio Nazionale delle Ricerche(CNR-IFN)和Politecnico di Milano的光子学和纳米技术研究所证明了这种新方法 。他们在Nature Photonics杂志上报道了他们对阿秒脉冲的全光学特征，开启了超短程紫外线和X射线激光脉冲全息诊断的新纪元 。
到目前为止产生的最短光脉冲具有几十阿秒的时间持续时间 。阿秒是十亿分之一秒或的十亿0000 000 000 000 000 001秒(10个-18 S) 。阿秒光脉冲通常在极紫外(XUV)和软X射线能量范围内产生，它们提供了一种独特的工具，可以实时捕获物质中的电子运动 。这些超短闪光的时间特性是进行时间分辨测量的关键先决条件，同时它仍然极具挑战性 。实际上，光学方法不能容易地扩展到产生阿秒脉冲的X射线域 。
全息术基于通过使用相干光场产生的干涉对三维物体成像的概念 。换句话说，调整由光波产生的干涉图案以再现被研究对象的表面轮廓并绘制其真实图像 。
是否有可能将全息概念转换到时域并用它来成像阿秒光脉冲?
DESY首席科学家Francesca Calegari是自由电子激光科学CFEL中心阿秒科学小组的负责人，她的团队与Weizmann研究所的Nirit Dudovich和Dan Oron小组合作，接触了这一挑战，他们理论上提出了如何实施全息技术 。动机很简单：通常，阿秒脉冲不能通过使用用于可见或近红外脉冲的传统光学技术来表征 。它们的持续时间只能通过精心设计的光电离测量间接检索 。换句话说，测量阿秒脉冲本身到目前为止需要进行复杂的实验 。
“在我们的实验室中，我们经常产生阿秒脉冲，以研究物质中的超快电子动力学，”Calegari解释说，他也是汉堡大学的物理学教授 。“清楚地了解这些极短脉冲的时间结构对我们的实验至关重要，同时也极具挑战性 。”
联合团队克服了这一范式 。他们实施了一个相当简单的实验装置，其中在任何阿秒实验室中常规记录的两个未知阿秒脉冲的光谱强度与它们的相干干涉一起被分析 。他们证明了这些贡献的总和表现为全息图，从中可以重建两个未知脉冲的时间特征 。这种简单的全光学方法可以实时监控所有脉冲特性，将阿秒测量技术带入新时代 。
“这种技术是表征其他超快光源的有前途的工具”Calegari评论道 。“例如，它可以在未来延伸到自由电子激光器 。”这一开创性的结果为测量甚至在X射线领域的极短激光脉冲开辟了新的视角，为激光测量奠定了新的前沿里程碑 。
【全息图可视化阿秒光脉冲】

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