Ultra brzi laserza atosekundnu nauku
Trenutno se atosekundni impulsi uglavnom dobijaju generisanjem harmonika višeg reda (HHG) pokretanim jakim poljima. Suština njihovog generisanja može se shvatiti kao jonizacija, ubrzavanje i rekombinacija elektrona jakim laserskim električnim poljem, čime se oslobađa energija, emitujući tako atosekundne XUV impulse.
Stoga je atosekundni izlaz izuzetno osjetljiv na širinu impulsa, energiju, talasnu dužinu i brzinu ponavljanjalaserski pogon(Ultra brzi laser): kraća širina impulsa je korisna za izolovanje atosekundnih impulsa, veća energija poboljšava jonizaciju i efikasnost, duža talasna dužina povećava energiju prekida, ali značajno smanjuje efikasnost konverzije, a veća brzina ponavljanja poboljšava odnos signal-šum, ali je ograničena energijom pojedinačnog impulsa. Različite primjene (kao što su elektronska mikroskopija, rendgenska apsorpciona spektroskopija, brojanje koincidencija itd.) imaju različite naglaske na indeks atosekundnih impulsa, što postavlja diferencirane i sveobuhvatne zahtjeve za pobudne lasere. Poboljšanje performansi pobudnih lasera je ključno za upotrebu u atosekundnoj nauci.
Četiri osnovna tehnološka puta za poboljšanje performansi pogonskih lasera (ultra brzi laser)
1. Veća energija: Dizajnirana za prevazilaženje niske efikasnosti konverzije HHG i dobijanje visokopropusnih atosekundnih impulsa. Tehnološka evolucija se pomjerila od tradicionalnog pojačanja cvrkutavih impulsa (CPA) do porodice optičkih parametarskih pojačanja, uključujući optičko parametarsko pojačanje cvrkutavih impulsa (OPCPA), dvostruko cvrkutavo OPA (DC-OPA), OPA u frekvencijskom domenu (FOPA) i kvazi-fazno usklađivanje OPCPA (QPCPA). Daljnje kombinovanje tehnika sinteze koherentne sinteze snopa (CBC) i pojačanja razdvajanjem impulsa (DPA) radi prevazilaženja fizičkih ograničenja jednokanalnih pojačala, kao što su termički efekti i nelinearna oštećenja, i postizanja energetskog izlaza na nivou Džula.
2. Kraća širina impulsa: Dizajnirana za generiranje izoliranih atosekundnih impulsa koji se mogu koristiti za analizu elektroničke dinamike, zahtijevajući malo ili čak subperiodične pobudne impulse i stabilnu fazu omotača nosioca (CEP). Glavne tehnologije uključuju korištenje nelinearnih tehnika postkompresije kao što su šupljojezgrena vlakna (HCF), višestruki tanki film (MPSC) i višekanalna šupljina (MPC) za kompresiju širine impulsa na izuzetno kratke dužine. 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 zasnovanim na procesima frekventne razlike.
3. Duža talasna dužina: Dizajnirana da pogura energiju atosekundnih fotona u opseg "vodenog prozora" za snimanje biomolekula. Tri glavna tehnološka puta su:
Optičko parametarsko pojačanje (OPA) i njegova kaskada: To je glavno rješenje u rasponu valnih dužina od 1-5 μm, koristeći kristale kao što su BiBO i MgO:LN; > Kristali kao što su ZGP i LiGaS₂ potrebni su za opseg valnih dužina od 5 μm.
Generisanje diferencijalne frekvencije (DFG) i intrapulsna diferencijalna frekvencija (IPDFG): mogu obezbijediti izvorima semena pasivnu CEP stabilnost.
Direktna laserska tehnologija, kao što su Cr:ZnS/Se laseri dopirani halkogenidima prelaznim metalima, poznata je kao "srednji infracrveni titan safir" i ima prednosti kompaktne strukture i visoke efikasnosti.
4. Veća stopa ponavljanja: usmjerena na poboljšanje odnosa signal-šum i efikasnosti akvizicije podataka, te rješavanje ograničenja efekata prostornog naboja. Dva glavna puta:
Tehnologija rezonantnih šupljina poboljšanih rezonancijom: korištenje visokopreciznih rezonantnih šupljina za poboljšanje vršne snage megahercnih repetitivnih frekventnih impulsa za pokretanje HHG-a primijenjeno je u poljima kao što su XUV frekventni češljevi, ali generiranje izoliranih atosekundnih impulsa i dalje predstavlja izazov.
Visoka stopa ponavljanja ilaser velike snageDirektni pogon, uključujući OPCPA, optički CPA u kombinaciji s nelinearnom postkompresijom i tankoslojni oscilator, postigao je generiranje izoliranih atosekundnih impulsa pri brzini ponavljanja od 100 kHz.
Vrijeme objave: 16. mart 2026.