Abbildung 1
Skizze des experimentellen Aufbaus mit Modulator- und Analysatorstruktur und Skizzen des Elektronenphasenraumverhaltens. (a) Laseremittierte Elektronen werden in die Mitte des Kanals der ersten dielektrischen Laserbeschleunigungsstruktur fokussiert, die aus zwei Reihen von Säulen besteht, dem Modulator. Eine REM-Aufnahme der Modulator- und Analysatorstruktur ist im Hintergrund dieser Skizze zu sehen. Nachdem die Elektronen die Analysatorstruktur durchlaufen haben, wird ihre Energie mit einem Magnetablenkungsspektrometer gemessen. (b) Skizze der Entwicklung der Elektronenpulsdauer. An der Quelle ähnelt die Dauer des Elektronenpulses der des auslösenden UV-Laserpulses (∼100 fs). Während der Ausbreitung durch die Elektronensäule erhöhen Trajektorieneffekte die Dauer des Elektronenpulses auf etwa 400 fs am Modulator. Der gepulste Laserstrahl, der auf jeden ankommenden Elektronenpuls einwirkt, moduliert die Energie der Elektronen. Bei der anschließenden Ausbreitung führt die Energiemodulation zu einer Dichtemodulation. Im zeitlichen Brennpunkt wird die minimale Elektronenpulsdauer jedes Bündels erreicht. Die Position des zeitlichen Brennpunkts hängt von der Amplitude der Energiemodulation im Modulator ab. Hier ist das Mikrobunching an der Position des Analysators dargestellt. (c) Skizze der Phasenraumentwicklung während der Elektronendrift. Die vertikale Achse bezeichnet die Energie der Elektronen, aufgetragen über einen Zyklus (-π⋯π≡6,45 fs). Die schnelleren Elektronen mit höherer Energie holen die langsameren Elektronen ein und bilden die mikrogebündelte Impulsfolge. (d) Beispielspektrogramm der Elektronen nach der Wechselwirkung nur im Modulator (Laserintensität von 3×1011 W cm-2). Die rote Kurve zeigt die homogene Verbreiterung innerhalb des roten Bereichs. (e) Beispielspektrogramm mit beleuchteter Modulator- und Analysatorstruktur (1,5×1010 W cm-2 im Modulator, 2,5×1010 W cm-2 im Analysator). Die Periodizität mit der optischen Periode von 6,45 fs und die Merkmale der suboptischen Periodendauer sind deutlich sichtbar.
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