Ultraschnelle Laser fir Attosekondenwëssenschaft

Ultra-schnelle Laserfir Attosekondenwëssenschaft
Aktuell ginn Attosekondenimpulser haaptsächlech duerch héichuerdentlech harmonesch Generatioun (HHG) kritt, déi vu staarke Felder ugedriwwe gëtt. D'Essenz vun hirer Generatioun kann als Elektronen verstanen ginn, déi vun engem staarke Laserelektresche Feld ioniséiert, beschleunegt a rekombinéiert ginn, fir Energie fräizesetzen an doduerch Attosekonden-XUV-Impulser auszestrahlen.
Dofir ass d'Attosekondenausgang extrem empfindlech op d'Pulsbreet, d'Energie, d'Wellenlängt an d'Widderhuelungsfrequenz vumLaser fueren(Ultraschnelle Laser): Eng méi kuerz Pulsbreet ass virdeelhaft fir Attosekondenimpulser ze isoléieren, eng méi héich Energie verbessert d'Ioniséierung an d'Effizienz, eng méi laang Wellelängt erhéicht d'Grenzwertenergie, reduzéiert awer d'Konversiounseffizienz däitlech, an eng méi héich Widderhuelungsrate verbessert d'Signal-Rausch-Verhältnis, gëtt awer duerch d'Entrée vun den eenzelen Impulser limitéiert. Verschidden Uwendungen (wéi Elektronemikroskopie, Röntgenabsorptiounsspektroskopie, Koinzidenzzielen, etc.) leeën ënnerschiddlech Schwéierpunkten op den Attosekondenimpulsindex, wat differenzéiert an ëmfaassend Ufuerderunge fir d'Undriff vu Laseren duerstellt. D'Verbesserung vun der Leeschtung vun den Undriffslaseren ass entscheedend fir d'Benotzung an der Attosekondenwëssenschaft.

Véier Kärtechnologieweeër fir d'Leeschtung vun den Undrifflaser ze verbesseren (Ultra-schnelle Laser)
1. Méi héich Energie: Entworf fir déi niddreg Konversiounseffizienz vun HHG ze iwwerwannen an Attosekondenimpulser mat héijem Duerchsatz ze kréien. Déi technologesch Evolutioun huet sech vun der traditioneller gezwitscherter Pulsverstärkung (CPA) op déi optesch parametresch Verstärkungsfamill verlagert, dorënner optesch parametresch gezwitschert Pulsverstärkung (OPCPA), duebel gezwitschert OPA (DC-OPA), Frequenzdomän OPA (FOPA) a Quasi-Phase-Matching OPCPA (QPCPA). Weiderhi gëtt d'Synthesetechnike vun der kohärenter Strahlsynthese (CBC) an der Pulssplittungsverstärkung (DPA) kombinéiert, fir déi physikalesch Limitatioune vun Eenzelkanalverstärker, wéi thermesch Effekter an netlineare Schued, ze iwwerwannen an eng Energieausgab op Joule-Niveau z'erreechen.
2. Méi kuerz Pulsbreet: Entworf fir isoléiert Attosekondenimpulser ze generéieren, déi benotzt kënne ginn fir d'elektronesch Dynamik z'analyséieren, wouduerch wéineg oder souguer subperiodesch Undriffsimpulser a stabil Trägerhüllphase (CEP) erfuerderlech sinn. Zu den Haapttechnologien gehéieren d'Benotzung vun netlinearen Postkompressiounstechniken wéi Hohlkärfaser (HCF), Multi-Dënnfilm (MPSC) a Multikanal-Kavitéit (MPC) fir d'Pulsbreet op extrem kuerz Längt ze kompriméieren. D'CEP-Stabilitéit gëtt mat engem f-2f Interferometer gemooss an duerch aktiv Feedback/Feedforward (wéi AOFS, AOPDF) oder passiv all-optesch Selbststabiliséierungsmechanismen op Basis vu Frequenzdifferenzprozesser erreecht.
3. Méi laang Wellelängt: Entworf fir d'Energie vun Attosekondenphotonen an d'"Waasserfënster"-Band fir d'Biomolekülbildgebung ze drécken. Déi dräi wichtegst technologesch Weeër sinn:
Optesch parametresch Verstärkung (OPA) a seng Kaskad: Et ass déi wichtegst Léisung am Wellelängteberäich vun 1-5 μm, mat Kristaller wéi BiBO4 an MgO: LN; >Kristaller wéi ZGP a LiGaS2 sinn fir de Wellelängteband vun 5 μm erfuerderlech.
Differenzialfrequenzgeneratioun (DFG) an Intrapuls-Differenzialfrequenz (IPDFG): kënne Somquellen mat passiver CEP-Stabilitéit ubidden.
Direktlasertechnologie, wéi zum Beispill mat Cr:ZnS/Se-Iwwergangsmetall dotiert Chalcogenidlaser, ass bekannt als "Mëttel-Infrarout-Titan-Saphir" a weist d'Virdeeler vun enger kompakter Struktur an héijer Effizienz op.
4. Méi héich Widderhuelungsquote: Zil fir d'Verbesserung vum Signal-Rausch-Verhältnis an d'Effizienz vun der Datenerfassung, an d'Aschränkungen vun de Raumladungseffekter ze adresséieren. Zwee Haaptweeër:
Resonanzverstäerkt Kavitéitstechnologie: D'Benotzung vun héichpräzisen Resonanzkavitéiten fir d'Spëtzeleistung vu Megahertz-Niveau repetitive Frequenzimpulser fir den Usteierung vun HHG ze verbesseren, gouf a Beräicher wéi XUV-Frequenzkämmen ugewannt, awer d'Generéiere vun isoléierten Attosekondenimpulser stellt nach ëmmer Erausfuerderungen duer.
Héich Widderhuelungsquote anhéichleeschtungsfäege LaserDirektantrieb, inklusiv OPCPA, Glasfaser-CPA kombinéiert mat netlinearer Postkompressioun an Dënnfilmoscillator, huet eng isoléiert Attosekonnen-Pulsgeneratioun mat enger Widderhuelungsrate vun 100 kHz erreecht.