Ултра брзи ласерза атосекундну науку
Тренутно се атосекундни импулси углавном добијају генерисањем хармоника високог реда (HHG) покренутим јаким пољима. Суштина њиховог генерисања може се схватити као јонизација, убрзавање и рекомбинација електрона јаким ласерским електричним пољем како би се ослободила енергија, чиме се емитују атосекундни XUV импулси.
Стога је атосекундни излаз изузетно осетљив на ширину импулса, енергију, таласну дужину и брзину понављањаласерски погон(Ултра брзи ласер): краћа ширина импулса је корисна за изоловање атосекундних импулса, већа енергија побољшава јонизацију и ефикасност, дужа таласна дужина повећава енергију граничења, али значајно смањује ефикасност конверзије, а већа брзина понављања побољшава однос сигнал-шум, али је ограничена енергијом једног импулса. Различите примене (као што су електронска микроскопија, рендгенска апсорпциона спектроскопија, бројање коинциденција итд.) имају различите нагласке на индексу атосекундног импулса, што поставља диференциране и свеобухватне захтеве за погонске ласере. Побољшање перформанси погонских ласера је кључно за употребу у атосекундној науци.
Четири основна технолошка пута за побољшање перформанси управљачких ласера (ултра брзи ласер)
1. Већа енергија: Дизајнирана да превазиђе ниску ефикасност конверзије HHG и добије високопропусне атосекундне импулсе. Технолошка еволуција се померила са традиционалног појачавања чирпованих импулса (CPA) на породицу оптичких параметарских појачања, укључујући оптичко параметарско појачавање чирпованих импулса (OPCPA), двоструко чирповано OPA (DC-OPA), OPA у фреквентном домену (FOPA) и квазифазно подударање OPCPA (QPCPA). Даље комбиновање техника синтезе кохерентне синтезе снопа (CBC) и појачавања раздвајањем импулса (DPA) ради превазилажења физичких ограничења једноканалних појачавача, као што су термички ефекти и нелинеарна оштећења, и постизања енергетског излаза на Џуловом нивоу.
2. Краћа ширина импулса: Дизајнирана за генерисање изолованих атосекундних импулса који се могу користити за анализу електронске динамике, захтевајући мало или чак субпериодичних погонских импулса и стабилну фазу носеће амбалаже (CEP). Главне технологије укључују коришћење нелинеарних посткомпресионих техника као што су шупље језгро влакна (HCF), вишеструки танки филм (MPSC) и вишеканална шупљина (MPC) за компресију ширине импулса на изузетно кратке дужине. Стабилност CEP-а се мери помоћу f-2f интерферометра и постиже се активном повратном спрегом/унапредном везом (као што су AOFS, AOPDF) или пасивним потпуно оптичким механизмима самостабилизације заснованим на процесима фреквентне разлике.
3. Дужа таласна дужина: Дизајнирана да помери енергију фотона атосекунде у опсег „воденог прозора“ за снимање биомолекула. Три главна технолошка пута су:
Оптичко параметарско појачавање (OPA) и његова каскада: То је главно решење у опсегу таласних дужина од 1-5 μm, користећи кристале као што су BiBO и MgO:LN; > Кристали као што су ZGP и LiGaS ₂ су потребни за опсег таласних дужина од 5 μm.
Генерација диференцијалне фреквенције (DFG) и интрапулсна диференцијална фреквенција (IPDFG): могу обезбедити изворима семена пасивну CEP стабилност.
Директна ласерска технологија, као што су ласери са халкогенидима допираним прелазним металима Cr: ZnS/Se, позната је као „средњи инфрацрвени титанијум сафир“ и има предности компактне структуре и високе ефикасности.
4. Већа брзина понављања: усмерена на побољшање односа сигнал-шум и ефикасности аквизиције података, као и на решавање ограничења ефеката просторног наелектрисања. Два главна пута:
Технологија резонантних шупљина побољшане резонанције: коришћење високопрецизних резонантних шупљина за побољшање вршне снаге импулса понављајуће фреквенције на нивоу мегахерца за покретање HHG-а, примењено је у областима као што су XUV фреквентни чешљеви, али генерисање изолованих атосекундних импулса и даље представља изазове.
Висока стопа понављања иласер велике снагеДиректни погон, укључујући OPCPA, оптички CPA комбинован са нелинеарном посткомпресијом и осцилатор танког филма, постигао је изоловано генерисање атосекундних импулса са брзином понављања од 100 kHz.
Време објаве: 16. март 2026.