Ülikiire laserattosekundilise teaduse jaoks
Praegu saadakse attosekundilisi impulsse peamiselt tugevate väljade poolt juhitavate kõrget järku harmooniliste genereerimise (HHG) teel. Nende genereerimise olemust võib mõista selles, et elektronid ioniseeruvad, kiirendatakse ja rekombineeruvad tugeva laservälja abil, vabastades energiat, kiirates seeläbi attosekundilisi XUV-impulsse.
Seetõttu on attosekundiline väljund äärmiselt tundlik impulsi laiuse, energia, lainepikkuse ja kordumissageduse suhtes.laseri juhtimine(Ülikiire laser): lühem impulsi laius on kasulik attosekundiliste impulsside isoleerimiseks, suurem energia parandab ionisatsiooni ja efektiivsust, pikem lainepikkus suurendab piirenergiat, kuid vähendab oluliselt muundamise efektiivsust, ja suurem kordumissagedus parandab signaali-müra suhet, kuid on piiratud ühe impulsi energiaga. Erinevates rakendustes (näiteks elektronmikroskoopia, röntgenkiirguse neeldumisspektroskoopia, kokkusattumuste loendamine jne) on attosekundilise impulsi indeksil erinev rõhk, mis esitab laserite juhtimisele diferentseeritud ja terviklikke nõudeid. Juhtivate laserite jõudluse parandamine on attosekundilises teaduses kasutamise seisukohalt ülioluline.
Neli peamist tehnoloogilist suunda laserite jõudluse parandamiseks (ülikiire laser)
1. Kõrgem energia: loodud HHG madala muundamise efektiivsuse ületamiseks ja suure läbilaskevõimega attosekundiliste impulsside saamiseks. Tehnoloogia areng on nihkunud traditsioonilisest tsirpeeritud impulssvõimendusest (CPA) optilise parameetrilise võimenduse perekonna poole, mis hõlmab optilist parameetrilist tsirpeeritud impulssvõimendust (OPCPA), kahekordset tsirpeeritud impulssvõimendust (DC-OPA), sagedusdomeeni OPA-d (FOPA) ja kvaasifaasi sobitamise OPCPA-d (QPCPA). Lisaks kombineeritakse koherentse kiire sünteesi (CBC) ja impulsi jagamise võimenduse (DPA) sünteesitehnikaid, et ületada ühekanaliliste võimendite füüsikalisi piiranguid, nagu termilised efektid ja mittelineaarsed kahjustused, ning saavutada džauli tasemel energiaväljund.
2. Lühem impulsi laius: loodud isoleeritud attosekundiliste impulsside genereerimiseks, mida saab kasutada elektroonilise dünaamika analüüsimiseks, nõudes vähe või isegi subperioodilisi juhtimpulsse ja stabiilset kandejõu ümbriku faasi (CEP). Peamised tehnoloogiad hõlmavad mittelineaarsete järelkompressioonitehnikate kasutamist, nagu õõneskiud (HCF), mitme õhukese kile (MPSC) ja mitmekanaliline õõnsus (MPC), et impulsi laiust äärmiselt lühikeseks kokku suruda. CEP stabiilsust mõõdetakse f-2f interferomeetri abil ja see saavutatakse aktiivse tagasiside/etteande (näiteks AOFS, AOPDF) või passiivsete täisoptiliste isestabiliseerimismehhanismide abil, mis põhinevad sageduste erinevuse protsessidel.
3. Pikem lainepikkus: loodud selleks, et suunata attosekundiline footonienergia biomolekulide pildistamiseks „veeakna“ ribale. Kolm peamist tehnoloogilist suunda on:
Optiline parameetriline võimendus (OPA) ja selle kaskaad: see on peamine lahendus lainepikkuste vahemikus 1–5 μm, kasutades kristalle nagu BiBO3 ja MgO: LN; > 5 μm lainepikkuste vahemiku jaoks on vaja kristalle nagu ZGP ja LiGaS₂.
Diferentsiaalsageduse genereerimine (DFG) ja impulsisisene diferentsiaalsagedus (IPFG): võivad pakkuda seemneallikatele passiivset CEP-stabiilsust.
Otsese lasertehnoloogia, näiteks Cr:ZnS/Se siirdemetallidega legeeritud kalkogeniidlaserid, on tuntud kui "keskmise infrapunakiirgusega titaansafiiri" tehnoloogia ning sellel on kompaktse struktuuri ja kõrge efektiivsuse eelised.
4. Suurem kordussagedus: eesmärk on parandada signaali-müra suhet ja andmete kogumise efektiivsust ning tegeleda ruumi laengu mõjude piirangutega. Kaks peamist suunda:
Resonantsi abil täiustatud õõnsuste tehnoloogia: ülitäpsete resonantsete õõnsuste kasutamist megahertsi tasemel korduvate sagedusimpulsside tippvõimsuse suurendamiseks HHG juhtimiseks on rakendatud sellistes valdkondades nagu XUV-sageduskammid, kuid isoleeritud attosekundiliste impulsside genereerimine on endiselt keeruline.
Kõrge kordumissagedus jasuure võimsusega laserOtseülekanne, sealhulgas OPCPA, kiud-CPA koos mittelineaarse järelkompressiooniga ja õhukese kilega ostsillaator, on saavutanud isoleeritud attosekundiliste impulsside genereerimise kordumissagedusega 100 kHz.
Postituse aeg: 16. märts 2026