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醫療激光新聞

如何實現兆赫茲量級孤立阿秒脈衝

星之球科技 來源:光電信息簡報2013-07-22 我要評論(0 )   

早先已經實現利用高次諧波(HHG)促使亞(ya) 飛秒量級的相幹極紫外(EUV)輻射的發生。這種可行性在十年前就以得到驗證,並且,高次諧波(HHG)有著廣泛的應用領域,包括原子分子物...

       早先已經實現利用高次諧波(HHG)促使亞(ya) 飛秒量級的相幹極紫外(EUV)輻射的發生。這種可行性在十年前就以得到驗證,並且,高次諧波(HHG)有著廣泛的應用領域,包括原子分子物理、表麵科學和成像。極紫外輻射發光是源自於(yu) 強激光場與(yu) 原子或分子的相互作用。強場使得庫倫(lun) 壁壘發生彎曲,能夠使一個(ge) 受約束的電子波包穿過壁壘,離開母離子。當激光電場發生反轉時,波包獲得反向加速度,向母離子運動,並與(yu) 母離子重新結合,激射出一個(ge) 極紫外光子。這個(ge) 過程每一個(ge) 激光周期內(nei) 發生兩(liang) 次,因此能夠獲得飛秒脈衝(chong) 輻射序列。對於(yu) 激光脈衝(chong) 持續時間僅(jin) 為(wei) 幾個(ge) 周期的情形,高能量光子輻射可以視作發生在一個(ge) 時序內(nei) ,從(cong) 而可以產(chan) 生獨立的飛秒脈衝(chong) (IAP)。這項技術通常被稱為(wei) “振幅門”,傳(chuan) 統手段是利用鈦寶石再生放大器輸出脈衝(chong) 後壓縮獲得。提出了另外一種可以選擇的門技術,避免了對脈衝(chong) 持續時間的嚴(yan) 格要求。然而,這以上所有係統構型均依賴於(yu) 激光器本身,受到了由於(yu) 光熱效應而受限的重複頻率的限製。盡管早先也有高重複頻率高次諧波以及其他強場過程的源提出和實現,孤立飛秒脈衝(chong) 序列的重複頻率仍然限製在幾千赫茲(zi) 內(nei) 。這對係統的多數應用有著很嚴(yan) 重的限製,尤其是在信噪比和光電子或離子化碎片統計方麵。

 

  近些年來,在先進阿秒激光物理學中,光參量放大器被視作一個(ge) 很有前景的技術手段。光參量放大器能夠提供極大的增益帶寬,支持多波長範圍的幾個(ge) 周期脈衝(chong) 放大,同時由於(yu) 其優(you) 異的光熱特性,有希望成為(wei) 強場少周期脈衝(chong) 的高重複頻率源。

 

  在本項研究工作中,我們(men) 搭建了一台極紫外兆赫茲(zi) 連續源,並證實了孤立飛秒脈衝(chong) 技術的可行性,實現了當前阿秒科學中的一些技術突破。一個(ge) 由光纖激光器抽運的兩(liang) 級光參量啁啾脈衝(chong) 放大器(OPCPA)係統提供載波包絡相位(CEP)穩定的14微焦脈衝(chong) ,其中心波長為(wei) 918nm,其中在2.1個(ge) 周期的持續時間內(nei) (6.6fs),在氬氣中做高次諧波(HHG)的驅動源。使用200 nm鋁製濾波器消除基波輻射,並利用平場光柵分光儀(yi) 對脈衝(chong) 進行時間和空間整形。載波相位包絡和驅動激光脈衝(chong) 啁啾由一對融石英光楔對控製。同時,可使用可調節的虹膜來減少反應區域的強度,從(cong) 而將截止光子能量移至低於(yu) 鋁的L吸收限(73eV)的水平。

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