[1] Z.-R. Huang, K.-J. Kim**. Phys. Rev. ST Accel. Beams, 10, 034801(2007)**.

[2] N. Huang, H. Deng, B. Liu, D. Wang, Z. Zhao**. Innovation, 2, 100097(2021)**.

[3] J. Yan, N. Huang, H. Deng, B. Liu, D. Wang, Z. Zhao**. Adv. Photon., 3, 045003(2021)**.

[4] C. Bostedt, S. Boutet, D. M. Fritz, Z. Huang, H. J. Lee, H. T. Lemke, A. Robert, W. F. Schlotter**. J. J. Turner, and G. J. Williams, Rev. Mod. Phys., 88, 015007(2016)**.

[5] L. Young, E. P. Kanter, B. Krässig, Y. Li, A. M. March, S. T. Pratt, R. Santra, S. H. Southworth, N. Rohringer, L. F. DiMauro, G. Doumy, C. A. Roedig, N. Berrah, L. Fang, M. Hoener, P. H. Bucksbaum, J. P. Cryan, S. Ghimire, J. M. Glownia, D. A. Reis, J. D. Bozek, C. Bostedt, M. Messerschmidt**. Nature, 466, 56(2010)**.

[6] H. N. Chapman, P. Fromme, A. Barty, T. A. White, R. A. Kirian, A. Aquila, M. S. Hunter, J. Schulz, D. P. DePonte, U. Weierstall, R. B. Doak, F. R. N. C. Maia, A. V. Martin, I. Schlichting, L. Lomb, N. Coppola, R. L. Shoeman, S. W. Epp, R. Hartmann, D. Rolles, A. Rudenko, L. Foucar, N. Kimmel, G. Weidenspointner, P. Holl, M. Liang, M. Barthelmess, C. Caleman, S. Boutet, M. J. Bogan, J. Krzywinski, C. Bostedt, S. Bajt, L. Gumprecht, B. Rudek, B. Erk, C. Schmidt, A. Hömke, C. Reich, D. Pietschner, L. Strüder, G. Hauser, H. Gorke, J. Ullrich, S. Herrmann, G. Schaller, F. Schopper, H. Soltau, K. Kühnel, M. Messerschmidt, J. D. Bozek, S. P. Hau-Riege, M. Frank, C. Y. Hampton, R. G. Sierra, D. Starodub, G. J. Williams, J. Hajdu, N. Timneanu, M. M. Seibert, J. Andreasson, A. Rocker, O. Jönsson, M. Svenda, S. Stern, K. Nass, R. Andritschke, C. Schröter, F. Krasniqi, M. Bott, K. E. Schmidt, X. Wang, I. Grotjohann, J. M. Holton, T. R. M. Barends, R. Neutze, S. Marchesini, R. Fromme, S. Schorb, D. Rupp, M. Adolph, T. Gorkhover, I. Andersson, H. Hirsemann, G. Potdevin, H. Graafsma, B. Nilsson, J. C. H. Spence**. Nature, 470, 73(2011)**.

[7] P. Emma, R. Akre, J. Arthur, R. Bionta, C. Bostedt, J. Bozek, A. Brachmann, P. Bucksbaum, R. Coffee, F. J. Decker, Y. Ding, D. Dowell, S. Edstrom, A. Fisher, J. Frisch, S. Gilevich, J. Hastings, G. Hays, P. Hering, Z. Huang, R. Iverson, H. Loos, M. Messerschmidt, A. Miahnahri, S. Moeller, H. D. Nuhn, G. Pile, D. Ratner, J. Rzepiela, D. Schultz, T. Smith, P. Stefan, H. Tompkins, J. Turner**. J. Welch, W. White, J. Wu, G. Yocky, and J. Galayda, Nat. Photon., 4, 641(2010)**.

[8] E. Allaria, R. Appio, L. Badano, W. A. Barletta, S. Bassanese, S. G. Biedron, A. Borga, E. Busetto, D. Castronovo, P. Cinquegrana, S. Cleva, D. Cocco, M. Cornacchia, P. Craievich, I. Cudin, G. D’Auria, M. Dal Forno, M. B. Danailov, R. De Monte, G. De Ninno, P. Delgiusto, A. Demidovich, S. Di Mitri, B. Diviacco, A. Fabris, R. Fabris, W. Fawley, M. Ferianis, E. Ferrari, S. Ferry, L. Froehlich, P. Furlan, G. Gaio, F. Gelmetti, L. Giannessi, M. Giannini, R. Gobessi, R. Ivanov, E. Karantzoulis, M. Lonza, A. Lutman, B. Mahieu, M. Milloch, S. V. Milton, M. Musardo, I. Nikolov, S. Noe, F. Parmigiani, G. Penco, M. Petronio, L. Pivetta, M. Predonzani, F. Rossi, L. Rumiz, A. Salom, C. Scafuri, C. Serpico, P. Sigalotti, S. Spampinati, C. Spezzani, M. Svandrlik, C. Svetina, S. Tazzari, M. Trovo, R. Umer, A. Vascotto, M. Veronese, R. Visintini, M. Zaccaria, D. Zangrando, M. Zangrando**. Nat. Photon., 6, 699(2012)**.

[9] W. Ackermann, G. Asova, V. Ayvazyan, A. Azima, N. Baboi, J. Bahr, V. Balandin, B. Beutner, A. Brandt, A. Bolzmann, R. Brinkmann, O. I. Brovko, M. Castellano, P. Castro, L. Catani, E. Chiadroni, S. Choroba, A. Cianchi, J. T. Costello, D. Cubaynes, J. Dardis, W. Decking, H. Delsim-Hashemi, A. Delserieys, G. Di Pirro, M. Dohlus, S. Dusterer, A. Eckhardt, H. T. Edwards, B. Faatz, J. Feldhaus, K. Flottmann, J. Frisch, L. Frohlich, T. Garvey, U. Gensch, C. Gerth, M. Gorler, N. Golubeva, H. Grabosch, M. Grecki, O. Grimm, K. Hacker, U. Hahn, J. H. Han, K. Honkavaara, T. Hott, M. Huning, Y. Ivanisenko, E. Jaeschke, W. Jalmuzna, T. Jezynski, R. Kammering, V. Katalev, K. Kavanagh, E. T. Kennedy, S. Khodyachykh, K. Klose, V. Kocharyan, M. Korfer, M. Kollewe, W. Koprek, S. Korepanov, D. Kostin, M. Krassilnikov, G. Kube, M. Kuhlmann, C. L. S. Lewis, L. Lilje, T. Limberg, D. Lipka, F. Lohl, H. Luna, M. Luong, M. Martins, M. Meyer, P. Michelato, V. Miltchev, W. D. Moller, L. Monaco, W. F. O. Muller, O. Napieralski, O. Napoly, P. Nicolosi, D. Nolle, T. Nunez, A. Oppelt, C. Pagani, R. Paparella, N. Pchalek, J. Pedregosa-Gutierrez, B. Petersen, B. Petrosyan, G. Petrosyan, L. Petrosyan, J. Pflüger, E. Plonjes, L. Poletto, K. Pozniak, E. Prat, D. Proch, P. Pucyk, P. Radcliffe, H. Redlin, K. Rehlich, M. Richter, M. Roehrs, J. Roensch, R. Romaniuk, M. Ross, J. Rossbach, V. Rybnikov, M. Sachwitz, E. L. Saldin, W. Sandner, H. Schlarb, B. Schmidt, M. Schmitz, P. Schmuser, J. R. Schneider, E. A. Schneidmiller, S. Schnepp, S. Schreiber, M. Seidel, D. Sertore, A. V. Shabunov, C. Simon, S. Simrock, E. Sombrowski, A. A. Sorokin, P. Spanknebel, R. Spesyvtsev, L. Staykov, B. Steffen, F. Stephan, F. Stulle, H. Thom, K. Tiedtke, M. Tischer, S. Toleikis, R. Treusch, D. Trines, I. Tsakov, E. Vogel, T. Weiland, H. Weise, M. Wellhofer, M. Wendt, I. Will, A. Winter, K. Wittenburg, W. Wurth, P. Yeates, M. V. Yurkov, I. Zagorodnov, K. Zapfe**. Nat. Photon, 1, 336(2007)**.

[10] T. Ishikawa, H. Aoyagi, T. Asaka, Y. Asano, N. Azumi, T. Bizen, H. Ego, K. Fukami, T. Fukui, Y. Furukawa, S. Goto, H. Hanaki, T. Hara, T. Hasegawa, T. Hatsui, A. Higashiya, T. Hirono, N. Hosoda, M. Ishii, T. Inagaki, Y. Inubushi, T. Itoga, Y. Joti, M. Kago, T. Kameshima, H. Kimura, Y. Kirihara, A. Kiyomichi, T. Kobayashi, C. Kondo, T. Kudo, H. Maesaka, X. M. Maréchal, T. Masuda, S. Matsubara, T. Matsumoto, T. Matsushita, S. Matsui, M. Nagasono, N. Nariyama, H. Ohashi, T. Ohata, T. Ohshima, S. Ono, Y. Otake, C. Saji, T. Sakurai, T. Sato, K. Sawada, T. Seike, K. Shirasawa, T. Sugimoto, S. Suzuki, S. Takahashi, H. Takebe, K. Takeshita, K. Tamasaku, H. Tanaka, R. Tanaka, T. Tanaka, T. Togashi, K. Togawa, A. Tokuhisa, H. Tomizawa, K. Tono, S. Wu, M. Yabashi, M. Yamaga, A. Yamashita, K. Yanagida, C. Zhang, T. Shintake, H. Kitamura, N. Kumagai**. Nat. Photon., 6, 540(2012)**.

[11] C. B. Schroeder, W. M. Fawley, E. Esarey, W. P. LeemansProceedings of the 28th International Free-Electron laser Conference (FEL2006). , , , and , in (), p. 455.**(2006)**.

[12] F. Gruner, S. Becker, U. Schramm, T. Eichner, M. Fuchs, R. Weingartner, D. Habs, J. Meyer-ter-Vehn, M. Geissler, M. Ferrario, L. Serafini, B. Van der Geer, H. Backe, W. Lauth, S. Reiche**. Appl. Phys. B, 86, 431(2007)**.

[13] K. Nakajima**. Nat. Phys., 4, 92(2008)**.

[14] M. Fuchs, R. Weingartner, A. Popp, Z. Major, S. Becker, J. Osterhoff, I. Cortrie, B. Zeitler, R. Horlein, G. D. Tsakiris, U. Schramm, T. P. Rowlands-Rees, S. M. Hooker, D. Habs, F. Krausz, S. Karsch, F. Gruner**. Nat. Phys., 5, 826(2009)**.

[15] T. Tajima, J. M. Dawson**. Phys. Rev. Lett., 43, 267(1979)**.

[16] E. Esarey, C. B. Schroeder, W. P. Leemans**. Rev. Mod. Phys., 81, 1229(2009)**.

[17] X. Wang, R. Zgadzaj, N. Fazel, Z. Li, S. A. Yi, X. Zhang, W. Henderson, Y. Y. Chang, R. Korzekwa, H. E. Tsai, C. H. Pai, H. Quevedo, G. Dyer, E. Gaul, M. Martinez, A. C. Bernstein, T. Borger, M. Spinks, M. Donovan, V. Khudik, G. Shvets, T. Ditmire, M. C. Downer**. Nat. Commun., 4, 1988(2013)**.

[18] H. T. Kim, K. H. Pae, H. J. Cha, I. J. Kim, T. J. Yu, J. H. Sung, S. K. Lee, T. M. Jeong, J. Lee**. Phys. Rev. Lett., 111, 165002(2013)**.

[19] W. P. Leemans, A. J. Gonsalves, H.-S. Mao, K. Nakamura, C. Benedetti, C. B. Schroeder, C. Toth, J. Daniels, D. E. Mittelberger, S. S. Bulanov, J.-L. Vay, C. G. R. Geddes, E. Esarey**. Phys. Rev. Lett., 113, 245002(2014)**.

[20] J. S. Liu, C. Q. Xia, W. T. Wang, H. Y. Lu, C. Wang, A. H. Deng, W. T. Li, H. Zhang, X. Y. Liang, Y. X. Leng, X. M. Lu, C. Wang, J. Z. Wang, K. Nakajima, R. X. Li, Z. Z. Xu**. Phys. Rev. Lett., 107, 035001(2011)**.

[21] W.-T. Li, W.-T. Wang, J.-S. Liu, C. Wang, Z.-J. Zhang, R. Qi, C.-H. Yu, R.-X. Li, Z.-Z. Xu**. Chin. Phys. B, 24, 015205(2015)**.

[22] W. T. Wang, W. T. Li, J. S. Liu, Z. J. Zhang, R. Qi, C. H. Yu, J. Q. Liu, M. Fang, Z. Y. Qin, C. Wang, Y. Xu, F. X. Wu, Y. X. Leng, R. X. Li, Z. Z. Xu**. Phys. Rev. Lett., 117, 124801(2016)**.

[23] Z. Huang, Y. Ding, C. B. Schroeder**. Phys. Rev. Lett., 109, 204801(2012)**.

[24] C. B. Schroeder, E. Esarey, W. P. Leemans, J. van Tilborg, F. F. Gruner, Y. Ding, Z. Huang, F. J. Gruner, A. R. MaierProceedings of the 35th International Free-Electron Laser Conference (FEL2013). , , , , , , , , and , in (), p. 117.**(2013)**.

[25] T. Liu, B. Liu, D. Wang, T. Zhang, Z. Huang, J. S. LiuProceedings of the 7th International Particle Accelerator Conference (IPAC2016). , , , , , and , in (), p. 3287.**(2016)**.

[26] T. Liu, T. Zhang, D. Wang, Z. Huang**. Phys. Rev. Accel. Beams, 20, 020701(2017)**.

[27] A. Loulergue, M. Labat, C. Evain, C. Benabderrahmane, V. Malka, M. E. Couprie**. New J. Phys., 17, 023028(2015)**.

[28] A. R. Maier, A. Meseck, S. Reiche, C. B. Schroeder, T. Seggebrock, F. Gruner**. Phys. Rev. X, 2, 031019(2012)**.

[29] C. Widmann, V. A. Rodriguez, A. Bernhard, N. Braun, B. Harer, O. Jackel, M. Nicolai, P. Peiffer, M. Reuter, T. Rinck, R. Rossmanith, A. Savert, M. Scheer, W. Werner, T. Baumbach, M. C. KaluzaProceedings of the 4th International Particle Accelerator Conference (IPAC2013). , , , , , , , , , , , , , , , and , in (), p. 60.**(2013)**.

[30] C. Widmann, V. A. Rodriguez, N. BraunProceedings of the 5th International Particle Accelerator Conference (IPAC2014). , , and , in (), p. 2803.**(2014)**.

[31] T. Liu, C. Feng, D. Xiang, J. Liu, D. Wang**. J. Synchrotron Rad., 26, 311(2019)**.

[32] W. Wang, K. Feng, L. Ke, C. Yu, Y. Xu, R. Qi, Y. Chen, Z. Qin, Z. Zhang, M. Fang, J. Liu, K. Jiang, H. Wang, C. Wang, X. Yang, F. Wu, Y. Leng, J. Liu, R. Li, Z. Xu**. Nature, 595, 516(2021)**.

[33] F. Ciocci, G. Dattoli, S. Pagnutti, A. Petralia, E. Sabia, P. L. Ottaviani, M. Ferrario, F. Villa, V. Petrillo**. Phys. Rev. Lett., 111, 264801(2013)**.

[34] A. A. Lutman, R. Coffee, Y. Ding, Z. Huang, J. Krzywinski, T. Maxwell, M. Messerschmidt, H.-D. Nuhn**. Phys. Rev. Lett., 110, 134801(2013)**.

[35] T. Hara, Y. Inubushi, T. Katayama, T. Sato, H. Tanaka, T. Tanaka, T. Togashi, K. Togawa, K. Tono, M. Yabashi, T. Ishikawa**. Nat. Commun., 4, 2919(2013)**.

[36] A. A. Lutman, T. J. Maxwell, J. P. MacArthur, M. W. Guetg, N. Berrah, R. N. Coffee, Y. Ding, Z. Huang, A. Marinelli, S. Moeller, J. C. U. Zemella**. Nat. Photon., 10, 745(2016)**.

[37] M. W. Guetg, A. A. Lutman, Y. Ding, T. J. Maxwell, Z. Huang**. Phys. Rev. Lett., 120, 264802(2018)**.

[38] S. Reiche, E. Prat**. J. Synchrotron Radiat., 23, 69(2016)**.

[39] P. Dijkstal, A. Malyzhenkov, S. Reiche, E. Prat**. Phys. Rev. Accel. Beams., 23, 030703(2020)**.

[40] W. Qin, Y. Ding, A. A. Lutman, Y.-C. Chao**. Phys. Rev. Accel. Beams, 20, 090701(2017)**.

[41] Y.-C. Chao, W. Qin, Y. Ding, A. A. Lutman, T. Maxwell**. Phys. Rev. Lett., 121, 064802(2018)**.

[42] E. Ferrari, C. Spezzani, F. Fortuna, R. Delaunay, F. Vidal, I. Nikolov, P. Cinquegrana, B. Diviacco, D. Gauthier, G. Penco, P. R. Ribic, E. Roussel, M. Trovo, J. B. Moussy, T. Pincelli, L. Lounis, M. Manfredda, E. Pedersoli, F. Capotondi, C. Svetina, N. Mahne, M. Zangrando, L. Raimondi, A. Demidovich, L. Giannessi, G. D. Ninno, M. B. Danailov, E. Allaria, M. Sacchi**. Nat. Commun., 7, 10343(2016)**.

[43] C. Ronsivalle, M. P. Anania, A. Bacci, M. Bellaveglia, E. Chiadroni, A. Cianchi, F. Ciocci, G. Dattoli, D. D. Giovenale, G. D. Pirro, M. Ferrario, G. Gatti, L. Giannessi, L. Mostacci, P. Musumeci, L. Palumbo, A. Petralia, V. Petrillo, R. Pompili, J. V. Rau, A. R. Rossi, C. Vaccarezza, F. Villa**. New J. Phys., 16, 033018(2014)**.

[44] A. Marinelli, D. Ratner, A. A. Lutman, J. Turner, J. Welch, F. J. Decker, H. Loos, C. Behrens, S. Gilevich, A. A. Miahnahri, S. Vetter, T. J. Maxwell, Y. Ding, R. Coffee, S. Wakatsuki, Z. Huang**. Nat. Commun., 6, 6369(2015)**.

[45] S. Bettoni, E. Prat, S. Reiche**. Phys. Rev. Accel. Beams, 19, 050702(2016)**.

[46] Á. S. Hernández, E. Prat, S. Reiche**. Phys. Rev. Accel. Beams, 22, 030702(2019)**.

[47] C. Feng, H. Deng**. Nat. Photon., 10, 695(2016)**.

[48] Z. Zhao, H. Li, Q. Jia**. Phys. Rev. Accel. Beams, 21, 020701(2018)**.

[49] C. Vicario, S. Bettoni, A. Lutman, A. Dax, M. Huppert, A. Trisorio**. Phys. Rev. Accel. Beams, 24, 060703(2021)**.

[50] H. Grote, F. C. Iselin. and , “The MAD Program,” Report No. CERN/SL/90-13(AP) (Rev. 4) ().**(1995)**.

[51] M. Borland. , “A flexible SDDS-compliant code for accelerator simulation,” Advanced Photon Source Report No. LS-287 ().**(2000)**.

[52] S. Reiche**. Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. Sect. A, 429, 243(1999)**.