新的研究表明如何測量從自由電子鐳射器（FEL）發出的高頻光的超短脈衝。透過使用光誘導的電離本身建立飛秒光學快門，該技術將FEL脈衝的電場編碼為可見光脈衝，以便可以使用標準的慢速可見光相機對其進行測量。

洛斯阿拉莫斯（Los Alamos）的帕梅拉·鮑蘭（Pamela Bowlan）表示：“這項工作有可能導致針對FEL的新線上診斷，該診斷可以確定每個光脈衝的確切脈衝形狀。該資訊可以為終端使用者和加速器科學家提供幫助。”國家實驗室負責該專案的首席研究員。該論文於2021年4月12日在

Optica上發表

。“這項工作還為測量X射線脈衝或飛秒時間分辨的X射線影象鋪平了道路。”

由千米長的線性加速器驅動的自由電子鐳射器發出短波長的光脈衝，持續時間達四分之一秒。結果，它們可以充當頻閃燈，以觀察自然界中最快的事件-原子或分子運動-並因此有望徹底改變我們對幾乎任何物質的理解。

以前已經證明了測量如此迅速消失的電離輻射的挑戰。但是，儘管電子裝置太慢而無法測量這些光脈衝，但光學效果實際上可能是瞬時的。將連續鐳射的所有能量壓縮成短脈衝意味著飛秒鐳射脈衝非常明亮，並具有改變材料吸收或折射的能力，從而有效地產生了瞬時“光學百葉窗”。

這個想法已被廣泛用於測量可見光飛秒鐳射脈衝。但是，來自FEL的高頻極紫外光與物質的相互作用不同。這種光正在電離，這意味著它將電子從其原子中拉出。研究人員表明，電離本身可以用作“飛秒光學快門”，用於測量31奈米的極紫外鐳射脈衝。

Bowlan說：“電離通常會改變一種材料的光學效能達納秒，這比FEL脈衝持續時間慢10，000倍。” “但是，電離上升沿的持續時間明顯更快，這取決於電子離開原子要花多長時間。這種光學性質的變化可以充當測量FEL脈衝所需的快速快門。”