Ултра брз ласер за атосекундна наука

Ултра брз ласерза атосекундна наука
Во моментов, атосекундните импулси главно се добиваат преку генерирање на хармоници од висок ред (HHG) предизвикано од силни полиња. Суштината на нивното генерирање може да се разбере како електрони кои се јонизираат, забрзуваат и рекомбинираат од силно ласерско електрично поле за да ослободат енергија, со што се емитуваат атосекундни XUV импулси.
Затоа, излезниот сигнал во атосекундата е исклучително чувствителен на ширината на пулсот, енергијата, брановата должина и брзината на повторување наласерско возење(Ултра брз ласер): пократката ширина на импулсот е корисна за изолирање на атосекундните импулси, повисоката енергија ја подобрува јонизацијата и ефикасноста, подолгата бранова должина ја зголемува енергијата на прекин, но значително ја намалува ефикасноста на конверзијата, а поголемата стапка на повторување го подобрува односот сигнал-шум, но е ограничена од енергијата на еден импулс. Различните апликации (како што се електронска микроскопија, спектроскопија на апсорпција на Х-зраци, броење на совпаѓања итн.) имаат различен акцент на индексот на атосекундните импулси, што поставува диференцирани и сеопфатни барања за управување со ласери. Подобрувањето на перформансите на управувањето со ласери е клучно за употреба во атосекундната наука.

Четири основни технолошки правци за подобрување на перформансите на ласери за управување (ултра брз ласер)
1. Повисока енергија: Дизајнирано за надминување на ниската ефикасност на конверзија на HHG и добивање на атосекундни импулси со висок проток. Технолошката еволуција се префрли од традиционално засилување со цврчење на импулси (CPA) кон семејството на оптичко параметарско засилување, вклучувајќи оптичко параметарско засилување со цврчење на импулси (OPCPA), двојно цврчење на OPA (DC-OPA), OPA во фреквенциски домен (FOPA) и квази фазно усогласување на OPCPA (QPCPA). Понатамошно комбинирање на техниките за синтеза на кохерентна зрачна синтеза (CBC) и засилување со разделување на импулси (DPA) за надминување на физичките ограничувања на едноканалните засилувачи, како што се термичките ефекти и нелинеарното оштетување, и постигнување излезна енергија на ниво на Џул.
2. Пократка ширина на импулсот: Дизајнирано за генерирање изолирани атосекундни импулси кои можат да се користат за анализа на електронска динамика, барајќи малку или дури и подпериодични импулси на возење и стабилна фаза на обвивката на носачот (CEP). Главните технологии вклучуваат користење на техники на нелинеарна пост-компресија како што се шупливо јадро на влакна (HCF), повеќе тенок филм (MPSC) и повеќеканална празнина (MPC) за компресија на ширината на импулсот на екстремно кратки должини. Стабилноста на CEP се мери со помош на f-2f интерферометар и се постигнува преку активна повратна информација/напредна повратна информација (како што се AOFS, AOPDF) или пасивни целосно оптички механизми за самостабилизација базирани на процеси на разлика во фреквенцијата.
3. Подолга бранова должина: Дизајнирана да ја турка енергијата на фотонот од атосекунда во опсегот „прозорец за вода“ за снимање на биомолекули. Трите главни технолошки патеки се:
Оптичко параметарско засилување (OPA) и неговата каскада: Тоа е главното решение во опсегот на бранова должина од 1-5 μ m, користејќи кристали како што се BiBO и MgO: LN; > Кристали како што се ZGP и LiGaS₂ се потребни за опсегот на бранова должина од 5 μ m.
Генерирање на диференцијална фреквенција (DFG) и интрапулсна диференцијална фреквенција (IPDFG): може да обезбеди извори на семе со пасивна CEP стабилност.
Директната ласерска технологија, како што се халкогенидните ласери допирани со Cr:ZnS/Se преоден метал, е позната како „средноинфрацрвен титаниумски сафир“ и има предности како што се компактна структура и висока ефикасност.
4. Повисока стапка на повторување: насочена кон подобрување на односот сигнал-шум и ефикасноста на собирање податоци, како и справување со ограничувањата на ефектите на просторниот полнеж. Два главни пата:
Технологија на шуплини подобрени со резонанца: користењето на високопрецизни резонантни шуплини за подобрување на врвната моќност на повторувачки фреквентни импулси на ниво на мегахерц за управување со HHG, е применето во области како што се XUV фреквентните чешли, но генерирањето изолирани атосекундни импулси сè уште претставува предизвик.
Висока стапка на повторување иласер со висока моќностДиректниот погон, вклучувајќи OPCPA, оптички CPA во комбинација со нелинеарна посткомпресија и тенкослоен осцилатор, постигна изолирано генерирање на атосекундни импулси со брзина на повторување од 100 kHz.