Laser ultra cepatuntuk ilmu attodetik
Saat ini, pulsa attosecond terutama diperoleh melalui pembangkitan harmonik orde tinggi (HHG) yang digerakkan oleh medan yang kuat. Inti dari pembangkitannya dapat dipahami sebagai elektron yang diionisasi, dipercepat, dan direkombinasi oleh medan listrik laser yang kuat untuk melepaskan energi, sehingga memancarkan pulsa XUV attosecond.
Oleh karena itu, keluaran attosecond sangat sensitif terhadap lebar pulsa, energi, panjang gelombang, dan laju pengulangan.laser penggerak(Laser ultra cepat): lebar pulsa yang lebih pendek bermanfaat untuk mengisolasi pulsa attosecond, energi yang lebih tinggi meningkatkan ionisasi dan efisiensi, panjang gelombang yang lebih panjang meningkatkan energi cutoff tetapi secara signifikan mengurangi efisiensi konversi, dan laju pengulangan yang lebih tinggi meningkatkan rasio sinyal terhadap derau tetapi dibatasi oleh energi pulsa tunggal. Aplikasi yang berbeda (seperti mikroskop elektron, spektroskopi absorpsi sinar-X, penghitungan koinsidensi, dll.) memiliki penekanan yang berbeda pada indeks pulsa attosecond, yang memunculkan persyaratan yang berbeda dan komprehensif untuk laser penggerak. Meningkatkan kinerja laser penggerak sangat penting untuk digunakan dalam ilmu attosecond.
Empat jalur teknologi inti untuk meningkatkan kinerja laser penggerak (Laser ultra cepat)
1. Energi Lebih Tinggi: Dirancang untuk mengatasi efisiensi konversi rendah HHG dan memperoleh pulsa attosecond berkinerja tinggi. Evolusi teknologi telah bergeser dari amplifikasi pulsa terchirp (CPA) tradisional ke keluarga amplifikasi parametrik optik, termasuk amplifikasi pulsa terchirp parametrik optik (OPCPA), OPA terchirp ganda (DC-OPA), OPA domain frekuensi (FOPA), dan OPCPA pencocokan fase kuasi (QPCPA). Lebih lanjut menggabungkan teknik sintesis berkas koheren (CBC) dan amplifikasi pemisahan pulsa (DPA) untuk mengatasi keterbatasan fisik penguat saluran tunggal, seperti efek termal dan kerusakan nonlinier, dan mencapai keluaran energi tingkat Joule.
2. Lebar pulsa lebih pendek: Dirancang untuk menghasilkan pulsa attosecond terisolasi yang dapat digunakan untuk menganalisis dinamika elektronik, hanya membutuhkan sedikit atau bahkan pulsa penggerak sub-periodik dan fase amplop pembawa (CEP) yang stabil. Teknologi utamanya meliputi penggunaan teknik kompresi pasca nonlinier seperti serat inti berongga (HCF), film tipis multi (MPSC), dan rongga multi-saluran (MPC) untuk mengompresi lebar pulsa hingga panjang yang sangat pendek. Stabilitas CEP diukur menggunakan interferometer f-2f dan dicapai melalui umpan balik/umpan maju aktif (seperti AOFS, AOPDF) atau mekanisme stabilisasi mandiri optik pasif berdasarkan proses perbedaan frekuensi.
3. Panjang gelombang lebih panjang: Dirancang untuk mendorong energi foton attosecond ke pita "jendela air" untuk pencitraan biomolekul. Tiga jalur teknologi utama adalah:
Penguatan parametrik optik (OPA) dan kaskadenya: Ini adalah solusi utama dalam rentang panjang gelombang 1-5 μm, menggunakan kristal seperti BiBO dan MgO:LN; >Kristal seperti ZGP dan LiGaS₂ diperlukan untuk pita panjang gelombang 5 μm.
Pembangkitan Frekuensi Diferensial (DFG) dan Frekuensi Diferensial Intra Pulsa (IPDFG): dapat menyediakan sumber awal dengan stabilitas CEP pasif.
Teknologi laser langsung, seperti laser kalkogenida yang didoping logam transisi Cr: ZnS/Se, dikenal sebagai "titanium safir inframerah menengah" dan memiliki keunggulan struktur kompak dan efisiensi tinggi.
4. Tingkat pengulangan yang lebih tinggi: bertujuan untuk meningkatkan rasio sinyal terhadap derau dan efisiensi akuisisi data, serta mengatasi keterbatasan efek muatan ruang. Dua jalur utama:
Teknologi rongga resonansi yang ditingkatkan: penggunaan rongga resonansi presisi tinggi untuk meningkatkan daya puncak pulsa frekuensi berulang tingkat megahertz untuk menggerakkan HHG, telah diterapkan di bidang-bidang seperti sisir frekuensi XUV, tetapi menghasilkan pulsa attosekon terisolasi masih menimbulkan tantangan.
Tingkat pengulangan yang tinggi danlaser daya tinggiPenggerak langsung, termasuk OPCPA, fiber CPA yang dikombinasikan dengan kompresi pasca nonlinier, dan osilator film tipis, telah mencapai pembangkitan pulsa attosekon terisolasi pada laju pengulangan 100 kHz.
Waktu posting: 16 Maret 2026