Itin greitas lazerisattosekundiniam mokslui
Šiuo metu atosekundiniai impulsai daugiausia gaunami generuojant aukštos eilės harmonikas (HHG), kurias sukelia stiprūs laukai. Jų generavimo esmę galima suprasti kaip elektronų jonizavimą, greitinimą ir rekombinavimą stipriu lazeriniu elektriniu lauku, kad išskirtų energiją ir taip skleidžia atosekundinius XUV impulsus.
Todėl atosekundinis išėjimas yra itin jautrus impulso pločiui, energijai, bangos ilgiui ir pasikartojimo dažniui.lazerinis vairavimas(Itin greitas lazeris): trumpesnis impulso plotis yra naudingas atosekundinių impulsų izoliavimui, didesnė energija pagerina jonizaciją ir efektyvumą, ilgesnis bangos ilgis padidina ribinę energiją, bet žymiai sumažina konversijos efektyvumą, o didesnis pasikartojimo dažnis pagerina signalo ir triukšmo santykį, bet jį riboja vieno impulso energija. Skirtingose taikymo srityse (pvz., elektronų mikroskopijoje, rentgeno spindulių absorbcijos spektroskopijoje, sutapimų skaičiavime ir kt.) atosekundinių impulsų indeksas yra skirtingai akcentuojamas, todėl lazerių varymui keliami diferencijuoti ir išsamūs reikalavimai. Lazerių varymui labai svarbu gerinti jų našumą, kad juos būtų galima naudoti atosekundiniame moksle.
Keturi pagrindiniai technologiniai maršrutai, skirti pagerinti lazerių veikimą (itin greitas lazeris)
1. Didesnė energija: sukurta siekiant įveikti mažą HHG konversijos efektyvumą ir gauti didelio pralaidumo atosekundinius impulsus. Technologinė evoliucija perėjo nuo tradicinio čirpuotų impulsų stiprinimo (CPA) prie optinio parametrinio stiprinimo šeimos, įskaitant optinį parametrinį čirpuotų impulsų stiprinimą (OPCPA), dvigubą čirpuotą OPA (DC-OPA), dažnio srities OPA (FOPA) ir kvazi fazės suderinimo OPCPA (QPCPA). Toliau derinant koherentinio pluošto sintezės (CBC) ir impulsų skaidymo stiprinimo (DPA) sintezės metodus, siekiant įveikti vieno kanalo stiprintuvų fizinius apribojimus, tokius kaip terminiai efektai ir netiesinė žala, ir pasiekti džaulio lygio energijos išvestį.
2. Trumpesnis impulsų plotis: skirtas generuoti izoliuotus atosekundinius impulsus, kurie gali būti naudojami elektroninei dinamikai analizuoti, reikalaujant nedaug ar net subperiodinių valdymo impulsų ir stabilios nešlio gaubtinės fazės (CEP). Pagrindinės technologijos apima netiesinių pospaspaudimo metodų, tokių kaip tuščiavidurė šerdies pluoštas (HCF), daugiasluoksnė plėvelė (MPSC) ir daugiakanalė rezonatorinė fazė (MPC), naudojimą, siekiant suspausti impulsų plotį iki itin trumpo ilgio. CEP stabilumas matuojamas naudojant f-2f interferometrą ir pasiekiamas naudojant aktyvų grįžtamąjį ryšį / tiesioginį grįžtamąjį ryšį (pvz., AOFS, AOPDF) arba pasyvius visiškai optinius savaiminio stabilizavimo mechanizmus, pagrįstus dažnių skirtumo procesais.
3. Ilgesnis bangos ilgis: skirtas atosekundinės fotonų energijos perkėlimui į „vandens lango“ juostą biomolekulių vaizdavimui. Trys pagrindiniai technologiniai keliai yra šie:
Optinis parametrinis stiprinimas (OPA) ir jo kaskada: tai pagrindinis sprendimas 1–5 μm bangos ilgių diapazone, naudojant tokius kristalus kaip BiBO ir MgO: LN; > 5 μm bangos ilgių juostai reikalingi tokie kristalai kaip ZGP ir LiGaS₂.
Diferencinio dažnio generavimas (DFG) ir vidinio impulso diferencinis dažnis (IPFG): gali suteikti sėklų šaltiniams pasyvų CEP stabilumą.
Tiesioginio lazerio technologija, tokia kaip Cr:ZnS/Se pereinamųjų metalų legiruoti chalkogenidų lazeriai, yra žinoma kaip „vidutinio infraraudonojo spektro titano safyras“ ir pasižymi kompaktiška struktūra bei dideliu efektyvumu.
4. Didesnis pasikartojimo dažnis: siekiama pagerinti signalo ir triukšmo santykį bei duomenų rinkimo efektyvumą ir spręsti erdvės krūvio efektų apribojimus. Du pagrindiniai būdai:
Rezonansu sustiprintų ertmių technologija: didelio tikslumo rezonansinių ertmių naudojimas megahercų lygio pasikartojančių dažnio impulsų maksimaliai galiai padidinti HHG valdymui buvo taikomas tokiose srityse kaip XUV dažnių šukos, tačiau izoliuotų atosekundinių impulsų generavimas vis dar kelia iššūkių.
Didelis pasikartojimo dažnis irdidelės galios lazerisTiesioginės pavaros technologija, įskaitant OPCPA, šviesolaidinį CPA kartu su netiesiniu postkompresavimu ir plonasluoksniu osciliatoriumi, pasiekė izoliuotą atosekundinių impulsų generavimą 100 kHz pasikartojimo dažniu.
Įrašo laikas: 2026 m. kovo 16 d.