Laser ultra pantasuntuk sains atosaat
Pada masa ini, denyutan atosaat diperoleh terutamanya melalui penjanaan harmonik tertib tinggi (HHG) yang didorong oleh medan kuat. Intipati penjanaannya boleh difahami sebagai elektron yang diionkan, dipercepatkan dan digabungkan semula oleh medan elektrik laser yang kuat untuk melepaskan tenaga, sekali gus memancarkan denyutan XUV atosaat.
Oleh itu, output atosaat sangat sensitif terhadap lebar denyut, tenaga, panjang gelombang dan kadar pengulanganlaser pemanduan(Laser ultra pantas): lebar denyut yang lebih pendek bermanfaat untuk mengasingkan denyutan attosaat, tenaga yang lebih tinggi meningkatkan pengionan dan kecekapan, panjang gelombang yang lebih panjang meningkatkan tenaga pemotongan tetapi mengurangkan kecekapan penukaran dengan ketara, dan kadar pengulangan yang lebih tinggi meningkatkan nisbah isyarat-ke-hingar tetapi dihadkan oleh tenaga denyut tunggal. Aplikasi yang berbeza (seperti mikroskop elektron, spektroskopi penyerapan sinar-X, pengiraan kebetulan, dsb.) mempunyai penekanan yang berbeza pada indeks denyutan attosaat, yang mengemukakan keperluan yang berbeza dan komprehensif untuk memacu laser. Meningkatkan prestasi laser pemacu adalah penting untuk digunakan dalam sains attosaat.
Empat laluan teknologi teras untuk meningkatkan prestasi laser pemacu (laser ultra pantas)
1. Tenaga yang lebih tinggi: Direka untuk mengatasi kecekapan penukaran HHG yang rendah dan mendapatkan denyutan attosaat daya pemprosesan tinggi. Evolusi teknologi telah beralih daripada amplifikasi denyut kicauan tradisional (CPA) kepada keluarga amplifikasi parametrik optik, termasuk amplifikasi denyut kicauan parametrik optik (OPCPA), OPA kicauan dwi (DC-OPA), OPA domain frekuensi (FOPA) dan OPCPA pemadanan fasa kuasi (QPCPA). Menggabungkan lagi teknik sintesis pancaran koheren (CBC) dan amplifikasi pemisahan denyut (DPA) untuk mengatasi batasan fizikal penguat saluran tunggal, seperti kesan haba dan kerosakan tak linear, dan mencapai output tenaga aras Joule.
2. Lebar denyut yang lebih pendek: Direka untuk menghasilkan denyutan atosaat terpencil yang boleh digunakan untuk menganalisis dinamik elektronik, yang memerlukan sedikit atau bahkan denyutan pemacu subperiodik dan fasa sampul pembawa yang stabil (CEP). Teknologi utama termasuk menggunakan teknik pemampatan pasca tak linear seperti gentian teras berongga (HCF), filem berbilang nipis (MPSC), dan rongga berbilang saluran (MPC) untuk memampatkan lebar denyut kepada panjang yang sangat pendek. Kestabilan CEP diukur menggunakan interferometer f-2f dan dicapai melalui maklum balas aktif/suapan hadapan (seperti AOFS, AOPDF) atau mekanisme penstabilan kendiri semua optik pasif berdasarkan proses perbezaan frekuensi.
3. Panjang gelombang yang lebih panjang: Direka untuk menolak tenaga foton atosaat ke jalur "tingkap air" untuk pengimejan biomolekul. Tiga laluan teknologi utama ialah:
Penguatan parametrik optik (OPA) dan latanya: Ia merupakan penyelesaian arus perdana dalam julat panjang gelombang 1-5 μm, menggunakan kristal seperti BiBO dan MgO:LN; >Kristal seperti ZGP dan LiGaS₂ diperlukan untuk jalur panjang gelombang 5 μm.
Penjanaan Frekuensi Pembezaan (DFG) dan Frekuensi Pembezaan Intra Pulse (IPDFG): boleh menyediakan sumber benih dengan kestabilan CEP pasif.
Teknologi laser langsung, seperti laser kalkogenida yang didop logam peralihan Cr: ZnS/Se, dikenali sebagai "nilapur titanium inframerah pertengahan" dan mempunyai kelebihan struktur padat dan kecekapan tinggi.
4. Kadar pengulangan yang lebih tinggi: bertujuan untuk meningkatkan nisbah isyarat-ke-hingar dan kecekapan pemerolehan data, dan menangani batasan kesan cas ruang. Dua laluan utama:
Teknologi rongga yang dipertingkatkan resonans: menggunakan rongga resonan berketepatan tinggi untuk meningkatkan kuasa puncak denyut frekuensi berulang tahap megahertz untuk memacu HHG, telah digunakan dalam bidang seperti sikat frekuensi XUV, tetapi penjanaan denyutan attosaat terpencil masih menimbulkan cabaran.
Kadar pengulangan yang tinggi danlaser berkuasa tinggiPemacu terus, termasuk OPCPA, gentian CPA yang digabungkan dengan pemampatan pasca tak linear dan pengayun filem nipis, telah mencapai penjanaan denyut atosaat terpencil pada kadar pengulangan 100 kHz.
Masa siaran: 16 Mac 2026