Napredak u ekstremnom ultraljubičastom zračenjutehnologija izvora svjetlosti
Posljednjih godina, ekstremni ultraljubičasti izvori visokih harmonika privukli su široku pažnju u oblasti dinamike elektrona zbog svoje jake koherencije, kratkog trajanja impulsa i visoke energije fotona, te su korišteni u raznim spektralnim i slikovnim studijama. S napretkom tehnologije, ovoizvor svjetlostise razvija prema većoj frekvenciji ponavljanja, većem fluksu fotona, većoj energiji fotona i kraćoj širini impulsa. Ovaj napredak ne samo da optimizuje rezoluciju mjerenja ekstremnih ultraljubičastih izvora svjetlosti, već i pruža nove mogućnosti za buduće trendove tehnološkog razvoja. Stoga je dubinsko proučavanje i razumijevanje ekstremnih ultraljubičastih izvora svjetlosti visoke frekvencije ponavljanja od velikog značaja za savladavanje i primjenu najsavremenije tehnologije.
Za mjerenja elektronskom spektroskopijom na femtosekundnim i atosekundnim vremenskim skalama, broj događaja izmjerenih u jednom snopu često je nedovoljan, što čini izvore svjetlosti niske refrekvencije nedovoljnim za dobijanje pouzdane statistike. Istovremeno, izvor svjetlosti sa niskim fotonskim fluksom smanjit će odnos signala i šuma mikroskopskog snimanja tokom ograničenog vremena ekspozicije. Kroz kontinuirana istraživanja i eksperimente, istraživači su napravili mnoga poboljšanja u optimizaciji prinosa i dizajnu prenosa ekstremnog ultraljubičastog svjetla visoke frekvencije ponavljanja. Napredna tehnologija spektralne analize u kombinaciji sa izvorom ekstremnog ultraljubičastog svjetla visoke frekvencije ponavljanja korištena je za postizanje visoko preciznog mjerenja strukture materijala i elektronskih dinamičkih procesa.
Primjene ekstremnih ultraljubičastih izvora svjetlosti, kao što su mjerenja ugaono razlučenom elektronskom spektroskopijom (ARPES), zahtijevaju snop ekstremne ultraljubičaste svjetlosti za osvjetljavanje uzorka. Elektroni na površini uzorka se pobuđuju u kontinuirano stanje ekstremnom ultraljubičastom svjetlošću, a kinetička energija i ugao emisije fotoelektrona sadrže informacije o strukturi pojasa uzorka. Analizator elektrona sa funkcijom ugaonog razlučivanja prima izračene fotoelektrone i dobija strukturu pojasa blizu valentnog pojasa uzorka. Kod ekstremnih ultraljubičastih izvora svjetlosti niske frekvencije ponavljanja, budući da njihov pojedinačni impuls sadrži veliki broj fotona, on će pobuditi veliki broj fotoelektrona na površini uzorka u kratkom vremenu, a Coulombova interakcija će dovesti do ozbiljnog proširenja distribucije kinetičke energije fotoelektrona, što se naziva efekt prostornog naboja. Da bi se smanjio utjecaj efekta prostornog naboja, potrebno je smanjiti fotoelektrone sadržane u svakom impulsu uz održavanje konstantnog fluksa fotona, pa je potrebno pokretati...lasersa visokom frekvencijom ponavljanja kako bi se proizveo ekstremni ultraljubičasti izvor svjetlosti sa visokom frekvencijom ponavljanja.
Tehnologija rezonantne šupljine omogućava generiranje harmonika višeg reda na MHz frekvenciji ponavljanja
Kako bi dobili ekstremni ultraljubičasti izvor svjetlosti sa frekvencijom ponavljanja do 60 MHz, Jonesov tim sa Univerziteta Britanske Kolumbije u Ujedinjenom Kraljevstvu izvršio je generiranje harmonika visokog reda u femtosekundnoj rezonantnoj šupljini za pojačanje (fsEC) kako bi postigli praktičan ekstremni ultraljubičasti izvor svjetlosti i primijenili ga na eksperimente vremenski razlučene ugaone elektronske spektroskopije (Tr-ARPES). Izvor svjetlosti je sposoban da isporuči fluks fotona veći od 1011 broja fotona u sekundi sa jednim harmonikom pri frekvenciji ponavljanja od 60 MHz u energetskom rasponu od 8 do 40 eV. Koristili su iterbijumom dopirani optički laserski sistem kao početni izvor za fsEC i kontrolisali karakteristike impulsa putem prilagođenog dizajna laserskog sistema kako bi minimizirali šum frekvencije pomaka omotača nosioca (fCEO) i održali dobre karakteristike kompresije impulsa na kraju lanca pojačala. Da bi se postiglo stabilno rezonantno pojačanje unutar fsEC-a, koriste se tri servo kontrolne petlje za kontrolu povratne sprege, što rezultira aktivnom stabilizacijom na dva stepena slobode: vrijeme kružnog puta pulsnog ciklusa unutar fsEC-a odgovara periodu laserskog impulsa, a fazni pomak nosioca električnog polja u odnosu na omotač impulsa (tj. faza omotača nosioca, ϕCEO).
Korištenjem kriptonskog gasa kao radnog gasa, istraživački tim je postigao generisanje harmonika višeg reda u fsEC-u. Izvršili su Tr-ARPES mjerenja grafita i uočili brzu termijaciju i naknadnu sporu rekombinaciju netermički pobuđenih populacija elektrona, kao i dinamiku netermički direktno pobuđenih stanja blizu Fermijevog nivoa iznad 0,6 eV. Ovaj izvor svjetlosti pruža važan alat za proučavanje elektronske strukture složenih materijala. Međutim, generisanje harmonika višeg reda u fsEC-u ima vrlo visoke zahtjeve za reflektivnost, kompenzaciju disperzije, fino podešavanje dužine šupljine i sinhronizaciju zaključavanja, što će uveliko uticati na višestruko pojačanje rezonantno pojačane šupljine. Istovremeno, nelinearni fazni odziv plazme u žarišnoj tački šupljine također predstavlja izazov. Stoga, trenutno, ova vrsta izvora svjetlosti nije postala glavni popularan izvor ekstremnog ultraljubičastog zračenja.izvor svjetlosti visokih harmonika.
Vrijeme objave: 29. april 2024.