Femtosecond scanning, chopping (slicing) and measurement of length of electron bunches by laser pulses: principles of femtosecond oscilloscopes

Abstract

The equations of motion of electrons in a plane monochromatic wave with linear, circular and elliptical polarizations are solved taking into account the initial conditions. The cases when the interaction of the electrons with field of linearly and circularly polarized laser photon beams takes place during a finite time, while the electrons are detected after a long field-free region being scanned with period of the order of femtosecond, are suitable for femtoslicing and measurement of length of femtosecond electron pulses. The principles and limitations of slicing and of construction of laser femtosecond oscilloscopes are considered, and a scheme of experiment is proposed.

З урахуванням початкових умов вирішуються рівняння руху електронів у плоскій монохроматичній хвилі з лінійною, циркулярною й еліптичною поляризацією. Випадки, коли взаємодія електронів з полем лінійно й циркулярно поляризованими лазерними фотонними пучками відбувається в перебігу скінченного часу й електрони детектуются після довгого вільного простору, будучі сканованими з періодом порядку фемтосекунд, зручні для "фемтослайсингу" і виміру довжини фемтосекундних імпульсів. Розглядаються принципи й обмеження побудови лазерного фемтосекундного осцилографа й пропонується схема експерименту.

С учетом начальных условий решаются уравнения движения электронов в плоской монохроматической волне с линейной, циркулярной и эллиптической поляризацией. Случаи, когда взаимодействие электронов с полем линейно и циркулярно поляризованными лазерными фотонными пучками происходит в течение конечного времени и электроны детектируются после длинного свободного пространства, будучи сканированными с периодом порядка фемтосекунд, удобны для "фемтослайсинга" и измерения длины фемтосекундных импульсов. Рассматриваются принципы и ограничения построения лазерного фемтосекундного осциллографа и предлагается схема эксперимента.