由高平均功率環形激光束驅動的高通量100kHz阿秒脈衝源

據悉，阿秒脈衝(chong) 是在自然時間尺度(阿秒(10-18秒))上進行電子動力學時間分辨研究的不可或缺的工具。

環形光束在空間中的傳(chuan) 播。突出顯示的區域指示應放置鏡子的位置，以有效地將阿托秒脈衝(chong) 與(yu) 產(chan) 生的激光束分開。

研究包括符合學和對統計或信噪比要求較高的實驗，特別是在化學和生物學中固體(ti) 和分子樣品的研究。對於(yu) 這些前沿的研究課題，科學家需要在一定的單位時間內(nei) 增加阿秒脈衝(chong) 的數量，這隻能通過增加阿秒源的重複頻率來實現。為(wei) 此，需要一個(ge) 高平均功率和高重複頻率的激光源。然而，與(yu) 使用低功率驅動器的傳(chuan) 統阿秒光束相比，驅動激光源的高平均功率帶來了困難:產(chan) 生後很難將阿秒脈衝(chong) 從(cong) 高平均功率激光束中分離出來。為(wei) 了克服這個(ge) 問題,科學家的極端光基礎設施的阿托秒脈衝(chong) 光源塑造了激光束的環形形狀,並結合適當的實驗配置他們(men) 達到了最高attosecond-pulse-train每個(ge) 鏡頭所產(chan) 生的能源係統重複率高於(yu) 10 kHz。

這些結果是由Peng Ye 博士和他的同事在Balázs Major博士和Katalin Varjú教授的指導下使用ELI ALPS的HR-GHHG束流線獲得的。雖然J.Peatross在1994年提出了使用環形光束產(chan) 生高次諧波的想法，自那以後Y.Mairesse在2003年使用低功率激光器產(chan) 生阿秒脈衝(chong) ，但要將這一概念推廣到高平均值，有幾個(ge) 障礙必須克服才能成功。主要的困難在於(yu) ，當使用高平均功率的激光器時，應仔細和適當地考慮激光脈衝(chong) 通過自由空間和電離產(chan) 生介質的傳(chuan) 播。ELI ALPS的科學家將這種方法應用於(yu) 高平均功率係統，因此獲得了迄今為(wei) 止從(cong) 產(chan) 生點到目標位置的最高阿秒脈衝(chong) 傳(chuan) 輸率。

用環形光束產(chan) 生和測量阿秒脈衝(chong) 的示意圖。

該方法依賴於(yu) 高諧波產(chan) 生過程中涉及的強場效應。聚焦後的環形激光束傳(chuan) 播到一個(ge) 類高斯固體(ti) 光點上，在聚焦處產(chan) 生阿秒脈衝(chong) ，然後進一步傳(chuan) 播到一個(ge) 完美的環形光束。由於(yu) 激光脈衝(chong) 的強電場作用，這種光-物質相互作用產(chan) 生了高度的非線性效應，所產(chan) 生的阿秒光束的形狀與(yu) 激光光束的形狀不同。這樣它就可以在空間上從(cong) 驅動激光中分離出來。ELI ALPS的科學家們(men) 還利用自由傳(chuan) 播的優(you) 勢將探測光束塑造成環形，這樣它就可以與(yu) 低損耗的阿秒脈衝(chong) 相結合。因此，泵浦探測實驗可以受益於(yu) 阿秒脈衝(chong) 和探測激光束的高能量。

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