Өте жылдам лазераттосекунд ғылымы үшін
Қазіргі уақытта аттосекундтық импульстар негізінен күшті өрістермен басқарылатын жоғары ретті гармоникалық генерация (ЖГГ) арқылы алынады. Олардың генерациясының мәнін электрондардың иондалуы, үдеуі және күшті лазерлік электр өрісімен энергияны босату үшін қайта бірігуі, осылайша аттосекундтық XUV импульстарын шығаруы деп түсінуге болады.
Сондықтан, аттосекундтық шығыс импульстің еніне, энергиясына, толқын ұзындығына және қайталану жылдамдығына өте сезімтал.лазерді жүргізу(Өте жылдам лазер): қысқа импульс ені аттосекундтық импульстарды оқшаулау үшін пайдалы, жоғары энергия иондануды және тиімділікті жақсартады, ұзын толқын ұзындығы кесу энергиясын арттырады, бірақ түрлендіру тиімділігін айтарлықтай төмендетеді, ал жоғары қайталау жиілігі сигнал мен шуыл қатынасын жақсартады, бірақ бір импульстік энергиямен шектеледі. Әртүрлі қолданбаларда (мысалы, электронды микроскопия, рентгендік жұту спектроскопиясы, сәйкестіктерді санау және т.б.) аттосекундтық импульс индексіне әртүрлі баса назар аударылады, бұл лазерлерді басқаруға арналған сараланған және кешенді талаптарды ұсынады. Лазерлерді басқарудың өнімділігін арттыру аттосекундтық ғылымда қолдану үшін өте маңызды.
Лазерлерді басқару өнімділігін арттырудың төрт негізгі технологиялық бағыты (ультра жылдам лазер)
1. Жоғары энергия: HHG төмен түрлендіру тиімділігін жеңуге және жоғары өткізу қабілетті аттосекундтық импульстарды алуға арналған. Технологиялық эволюция дәстүрлі чирпілдеген импульстік күшейтуден (CPA) оптикалық параметрлік күшейту тұқымдасына, соның ішінде оптикалық параметрлік чирпілдеген импульстік күшейтуге (OPCPA), қос чирпілдеген OPA (DC-OPA), жиілік доменінің OPA (FOPA) және квазифазалық сәйкестендіру OPCPA (QPCPA)-ға ауысты. Жылулық әсерлер және сызықтық емес зақымдану сияқты бір арналы күшейткіштердің физикалық шектеулерін жеңу және Джоуль деңгейіндегі энергия шығысына қол жеткізу үшін когерентті сәуле синтезі (CBC) және импульстік бөлу күшейтуі (DPA) синтезі әдістерін одан әрі біріктіру.
2. Қысқа импульс ені: Электрондық динамиканы талдау үшін пайдаланылуы мүмкін оқшауланған аттосекундтық импульстарды жасауға арналған, бұл бірнеше немесе тіпті периодты емес қозғаушы импульстарды және тұрақты тасымалдаушы конверт фазасын (CEP) қажет етеді. Негізгі технологияларға импульс енін өте қысқа ұзындықтарға дейін қысу үшін қуыс өзекті талшық (HCF), көп жұқа пленка (MPSC) және көп арналы қуыс (MPC) сияқты сызықты емес кейінгі қысу әдістерін пайдалану кіреді. CEP тұрақтылығы f-2f интерферометрін пайдаланып өлшенеді және белсенді кері байланыс/алға беру (мысалы, AOFS, AOPDF) немесе жиілік айырмашылығы процестеріне негізделген пассивті толық оптикалық өзін-өзі тұрақтандыру механизмдері арқылы қол жеткізіледі.
3. Ұзын толқын ұзындығы: Биомолекуланы бейнелеу үшін аттосекундтық фотон энергиясын «су терезесі» жолағына итеруге арналған. Үш негізгі технологиялық жол:
Оптикалық параметрлік күшейту (OPA) және оның каскады: Бұл BiBO және MgO сияқты кристалдарды пайдаланатын 1-5 мкм толқын ұзындығы диапазонындағы негізгі шешім: LN; 5 мкм толқын ұзындығы диапазоны үшін ZGP және LiGaS₂ сияқты кристалдар қажет.
Дифференциалды жиілік генерациясы (DFG) және импульсішілік дифференциалды жиілік (IPDFG): пассивті CEP тұрақтылығымен тұқым көздерін қамтамасыз ете алады.
Cr: ZnS/Se өтпелі металл легирленген халькогенидті лазерлер сияқты тікелей лазерлік технология «орташа инфрақызыл титан сапфирі» деп аталады және ықшам құрылым мен жоғары тиімділіктің артықшылықтарына ие.
4. Қайталау жиілігінің жоғарылауы: сигнал-шуыл қатынасын және деректерді алу тиімділігін жақсартуға және кеңістіктік заряд әсерлерінің шектеулерін шешуге бағытталған. Екі негізгі жол:
Резонансты күшейтілген қуыс технологиясы: жоғары дәлдіктегі резонансты қуыстарды пайдаланып, мегагерц деңгейіндегі қайталанатын жиілік импульстарының шың қуатын арттыру арқылы HHG-ны басқару XUV жиілік тарақтары сияқты салаларда қолданылды, бірақ оқшауланған аттосекундтық импульстарды генерациялау әлі де қиындықтар туғызады.
Жоғары қайталау жиілігі жәнежоғары қуатты лазерOPCPA, сызықты емес постсығымдаумен біріктірілген талшықты CPA және жұқа пленкалы осцилляторды қоса алғанда, тікелей жетек 100 кГц қайталау жиілігінде оқшауланған аттосекундтық импульс генерациясына қол жеткізді.
Жарияланған уақыты: 2026 жылғы 16 наурыз