Ultra brzi laserza atosekundnu znanost
Trenutno se atosekundni impulsi uglavnom dobivaju generiranjem harmonika višeg reda (HHG) potaknutim jakim poljima. Bit njihovog generiranja može se shvatiti kao ionizacija, ubrzavanje i rekombinacija elektrona jakim laserskim električnim poljem kako bi se oslobodila energija, čime se emitiraju atosekundni XUV impulsi.
Stoga je atosekundni izlaz izuzetno osjetljiv na širinu impulsa, energiju, valnu duljinu i brzinu ponavljanjalaserski pogon(Ultrabrzi laser): kraća širina impulsa je korisna za izoliranje atosekundnih impulsa, veća energija poboljšava ionizaciju i učinkovitost, dulja valna duljina povećava energiju prekida, ali značajno smanjuje učinkovitost pretvorbe, a veća brzina ponavljanja poboljšava omjer signala i šuma, ali je ograničena energijom pojedinačnog impulsa. Različite primjene (kao što su elektronska mikroskopija, rendgenska apsorpcijska spektroskopija, brojanje koincidencija itd.) imaju različite naglaske na indeks atosekundnih impulsa, što postavlja diferencirane i sveobuhvatne zahtjeve za pobudne lasere. Poboljšanje performansi pobudnih lasera ključno je za upotrebu u atosekundnoj znanosti.
Četiri glavna tehnološka puta za poboljšanje performansi pogonskih lasera (ultra brzi laser)
1. Veća energija: Dizajnirana za prevladavanje niske učinkovitosti pretvorbe HHG-a i dobivanje visokopropusnih atosekundnih impulsa. Tehnološka evolucija pomaknula se od tradicionalnog pojačanja cvrkutavih impulsa (CPA) do obitelji optičkih parametarskih pojačanja, uključujući optičko parametarsko pojačanje cvrkutavih impulsa (OPCPA), dvostruko cvrkutavi OPA (DC-OPA), OPA u frekvencijskoj domeni (FOPA) i kvazi-fazno usklađivanje OPCPA (QPCPA). Daljnje kombiniranje tehnika sinteze koherentne sinteze snopa (CBC) i pojačanja cijepanjem impulsa (DPA) kako bi se prevladala fizička ograničenja jednokanalnih pojačala, poput toplinskih učinaka i nelinearnih oštećenja, te postigla izlazna energija Jouleove razine.
2. Kraća širina impulsa: Dizajnirana za generiranje izoliranih atosekundnih impulsa koji se mogu koristiti za analizu elektroničke dinamike, zahtijevajući malo ili čak subperiodične pogonske impulse i stabilnu fazu ovojnice nosioca (CEP). Glavne tehnologije uključuju korištenje nelinearnih tehnika postkompresije kao što su šupljojezgrena vlakna (HCF), višestruki tanki film (MPSC) i višekanalna šupljina (MPC) za komprimiranje širine impulsa na izuzetno kratke duljine. Stabilnost CEP-a mjeri se pomoću f-2f interferometra i postiže se aktivnom povratnom spregom/unaprijednom povratnom spregom (kao što su AOFS, AOPDF) ili pasivnim potpuno optičkim mehanizmima samostabilizacije temeljenim na procesima frekvencijske razlike.
3. Dulja valna duljina: Dizajnirana za potiskivanje energije atosekundnih fotona u pojas "vodenog prozora" za snimanje biomolekula. Tri glavna tehnološka puta su:
Optičko parametarsko pojačanje (OPA) i njegova kaskada: To je glavno rješenje u rasponu valnih duljina od 1-5 μm, koristeći kristale poput BiBO i MgO:LN; > Kristali poput ZGP i LiGaS₂ potrebni su za pojas valnih duljina od 5 μm.
Generiranje diferencijalne frekvencije (DFG) i intrapulsna diferencijalna frekvencija (IPDFG): mogu osigurati izvore sjemena s pasivnom CEP stabilnošću.
Izravna laserska tehnologija, poput Cr:ZnS/Se lasera dopiranih halkogenidima prijelaznim metalima, poznata je kao „srednji infracrveni titan safir“ i ima prednosti kompaktne strukture i visoke učinkovitosti.
4. Veća stopa ponavljanja: usmjerena na poboljšanje omjera signala i šuma i učinkovitosti prikupljanja podataka te rješavanje ograničenja učinaka prostornog naboja. Dva glavna puta:
Tehnologija rezonantnih šupljina poboljšanih rezonancijom: korištenje visokopreciznih rezonantnih šupljina za poboljšanje vršne snage megahercnih repetitivnih frekvencijskih impulsa za pokretanje HHG-a primijenjeno je u područjima kao što su XUV frekvencijski češljevi, ali generiranje izoliranih atosekundnih impulsa i dalje predstavlja izazov.
Visoka stopa ponavljanja ilaser velike snageIzravni pogon, uključujući OPCPA, optički CPA u kombinaciji s nelinearnom postkompresijom i tankoslojni oscilator, postigao je generiranje izoliranih atosekundnih impulsa pri frekvenciji ponavljanja od 100 kHz.
Vrijeme objave: 16. ožujka 2026.