阿托秒激光脉冲在极端紫外线(远紫外线)是一种特殊的工具,使电子动态的观察和控制在原子,分子和固体。大多数的阿托秒激光源的脉冲重复率1 kHz,这限制了其效用在复杂的实验。使用大功率激光系统发达,科学家马克斯出生于研究所(MBI)已经成功地生成在100 kHz的阿托秒脉冲重复率。这使得阿托秒科学实验的新类型。
光脉冲在电磁波谱的极端紫外线(远紫外线)地区,与持续时间的100年代的阿秒让科学家研究超快动力学的电子在原子,分子和固体。通常,执行实验使用两个激光脉冲序列控制时滞。第一个脉冲刺激系统,第二个脉冲演化系统的快照,通过记录一个适当的可观察到的。通常情况下,离子或电子的动量分布或远紫外线脉冲的瞬态吸收光谱测量的函数两个脉冲之间的延迟。通过重复实验的两个脉冲之间的时间间隔不同电影可以创建动态的研究。
为了得到最详细的见解的动力系统进行调查,有利于测量可用的时间演化尽可能完全的信息。在实验中原子和分子的目标,它可以有利于测量三维所有带电粒子的动量。这可以实现所谓的反应显微镜(雷米)设备。计划工作通过确保单电离作用事件对于每一个激光枪和检测电子和离子的巧合。然而,这有缺陷的检出率是有限的一小部分(通常10 - 20 %)的激光脉冲重复率。有意义pump-probe实验在雷米是不可能的1 kHz类阿托秒脉冲源。
MBI已经开发了一个激光系统基于光参量啁啾脉冲放大(OPCPA)。没有能量存储在参量放大放大介质,因此,生成的热量很小。这使得激光脉冲的放大与当前平均能力远高于“主力”Ti:蓝宝石激光,是最常用的阿托秒世界各地的实验室。OPCPA技术的第二个优势是能够放大非常广泛的光谱。我们OPCPA激光系统直接放大few-cycle激光脉冲持续时间的7 fs平均20 W。这是一个脉冲能量200µJ 100千赫重复率。他们用这种激光系统之前成功地生成阿托秒脉冲列车。
在许多的阿托秒实验是有益的孤立的阿托秒脉冲而不是多个阿托秒脉冲的火车。使孤立的阿托秒脉冲的高效生成,激光脉冲驱动生成过程应该脉冲持续时间尽可能接近一个周期的光。这样的阿托秒脉冲发射仅限于一个时间点导致孤立阿托秒脉冲。为了实现near-single-cycle激光脉冲采用中空纤维脉冲压缩技术。7 fs脉冲发送通过1米长空心波导充满氖气体光谱展宽。使用专门设计的鸣叫反映了脉冲可以压缩脉冲持续时间尽可能短3.3 fs。这些脉冲由只有1.3光学周期。
1.3周期脉冲发送到一个阿托秒beamline MBI发达。的主要部分能量被用来生成孤立阿托秒远紫外线脉冲气体细胞目标。后的高功率近红外光束,光谱过滤和聚焦,约106每个激光射光子(对应于前所未有的光子通量的1011光子每秒)供实验。
为了描述生成的阿托秒远紫外线脉冲,他们做了一个阿托秒裸奔实验。本质上远紫外线脉冲用于电离原子气体介质(霓虹灯在这种情况下),而强大的近红外脉冲用于调节产生的远紫外线光电子波包中。依赖的确切时间远紫外线和近红外脉冲,光电子(获得能量)加速或减速(松能源)导致“裸奔跟踪”特征。从这个数据矩阵的精确形状近红外脉冲,以及远紫外线脉冲可以确定。阿托秒脉冲形状检索使用全局优化算法为这个项目开发。仔细的分析表明,主阿托秒脉冲的持续时间124±3。主要的脉冲是伴随着两个相邻卫星脉冲。这些源于阿托秒脉冲生成半NIR周期之前和之后的主要阿托秒脉冲的一代。预处理和post-pulse卫星的相对强度只有1×103和6×104,分别。
阿托秒裸奔的结果。(一)测量光电子裸奔痕迹。检索(b)的强度包络孤立阿托秒脉冲(插图:强度剖面在对数刻度)(c)光谱强度和光谱检索阶段。
这些高通量孤立阿托秒脉冲开门阿托秒pump-probe光谱学研究重复率1或2数量级高于当前的实现。半岛综合体育官方APP下载德甲
