Pokroky v oblasti extrémneho ultrafialového žiareniatechnológia svetelného zdroja
V posledných rokoch pritiahli extrémne ultrafialové vysoko harmonické zdroje veľkú pozornosť v oblasti dynamiky elektrónov vďaka svojej silnej koherencii, krátkemu trvaniu impulzu a vysokej energii fotónov a používajú sa v rôznych spektrálnych a zobrazovacích štúdiách.S pokrokom technológie totoZdroj svetlasa vyvíja smerom k vyššej frekvencii opakovania, vyššiemu toku fotónov, vyššej energii fotónov a kratšej šírke impulzu.Tento pokrok nielen optimalizuje rozlíšenie merania zdrojov extrémneho ultrafialového svetla, ale poskytuje aj nové možnosti pre budúce trendy technologického vývoja.Preto má hĺbkové štúdium a pochopenie extrémneho zdroja ultrafialového svetla s vysokou frekvenciou opakovania veľký význam pre zvládnutie a aplikáciu špičkovej technológie.
Pre merania elektrónovou spektroskopiou na femtosekundových a attosekundových časových mierkach je počet udalostí meraných v jednom lúči často nedostatočný, takže zdroje svetla s nízkou frekvenciou nepostačujú na získanie spoľahlivých štatistík.Svetelný zdroj s nízkym tokom fotónov zároveň zníži pomer signálu k šumu mikroskopického zobrazovania počas obmedzeného expozičného času.Prostredníctvom nepretržitého prieskumu a experimentov výskumníci urobili veľa vylepšení v optimalizácii výťažku a návrhu prenosu extrémneho ultrafialového svetla s vysokou frekvenciou opakovania.Na dosiahnutie vysokej presnosti merania štruktúry materiálu a elektronického dynamického procesu sa použila pokročilá technológia spektrálnej analýzy v kombinácii so zdrojom extrémneho ultrafialového svetla s vysokou frekvenciou opakovania.
Aplikácie zdrojov extrémneho ultrafialového svetla, ako sú merania pomocou uhlovej elektrónovej spektroskopie (ARPES), vyžadujú na osvetlenie vzorky lúč extrémneho ultrafialového svetla.Elektróny na povrchu vzorky sú excitované do spojitého stavu extrémnym ultrafialovým svetlom a kinetická energia a emisný uhol fotoelektrónov obsahujú informácie o pásovej štruktúre vzorky.Elektrónový analyzátor s funkciou uhlového rozlíšenia prijíma vyžarované fotoelektróny a získava pásovú štruktúru blízko valenčného pásma vzorky.Pre zdroj extrémneho ultrafialového svetla s nízkou frekvenciou opakovania, pretože jeho jediný impulz obsahuje veľké množstvo fotónov, vybudí v krátkom čase veľké množstvo fotoelektrónov na povrchu vzorky a Coulombova interakcia spôsobí vážne rozšírenie distribúcie. kinetickej energie fotoelektrónu, ktorá sa nazýva efekt priestorového náboja.Aby sa znížil vplyv efektu priestorového náboja, je potrebné znížiť fotoelektróny obsiahnuté v každom impulze pri zachovaní konštantného toku fotónov, takže je potrebné riadiťlasers vysokou frekvenciou opakovania na vytvorenie extrémneho zdroja ultrafialového svetla s vysokou frekvenciou opakovania.
Technológia dutín so vylepšenou rezonanciou realizuje generovanie harmonických vyšších rádov pri frekvencii opakovania MHz
S cieľom získať zdroj extrémneho ultrafialového svetla s opakovacou frekvenciou až 60 MHz, Jonesov tím na University of British Columbia v Spojenom kráľovstve vykonal generovanie harmonických vysokých rád vo femtosekundovej rezonančnej dutine (fsEC), aby sa dosiahol praktický zdroj extrémneho ultrafialového svetla a aplikoval ho na experimenty časovo rozlíšenej uhlovej elektrónovej spektroskopie (Tr-ARPES).Svetelný zdroj je schopný dodať tok fotónov viac ako 1011 fotónových čísel za sekundu s jednou harmonickou pri frekvencii opakovania 60 MHz v energetickom rozsahu 8 až 40 eV.Použili ytterbiom dopovaný vláknový laserový systém ako zdroj zárodkov pre fsEC a regulovali pulzné charakteristiky prostredníctvom prispôsobeného dizajnu laserového systému, aby sa minimalizoval šum offsetovej frekvencie nosnej obálky (fCEO) a zachovali sa dobré charakteristiky kompresie impulzov na konci reťazca zosilňovača.Na dosiahnutie stabilného zlepšenia rezonancie v rámci fsEC používajú tri riadiace slučky serva na riadenie spätnej väzby, čo vedie k aktívnej stabilizácii pri dvoch stupňoch voľnosti: čas cyklu pulzu v rámci fsEC sa zhoduje s periódou laserového pulzu a fázový posun. nosiča elektrického poľa vzhľadom na obálku impulzu (tj fáza obálky nosiča, ϕCEO).
Použitím kryptónového plynu ako pracovného plynu výskumný tím dosiahol generovanie harmonických vyšších rádov vo fsEC.Uskutočnili Tr-ARPES merania grafitu a pozorovali rýchlu termiáciu a následnú pomalú rekombináciu tepelne neexcitovaných elektrónových populácií, ako aj dynamiku tepelne netepelne priamo excitovaných stavov v blízkosti Fermiho hladiny nad 0,6 eV.Tento svetelný zdroj poskytuje dôležitý nástroj na štúdium elektronickej štruktúry zložitých materiálov.Avšak generovanie harmonických vyšších rádov vo fsEC má veľmi vysoké požiadavky na odrazivosť, kompenzáciu disperzie, jemné nastavenie dĺžky dutiny a synchronizačné uzamknutie, čo výrazne ovplyvní násobok vylepšenia rezonanciou zosilnenej dutiny.Zároveň je výzvou aj nelineárna fázová odozva plazmy v ohnisku dutiny.Preto sa v súčasnosti tento druh svetelného zdroja nestal hlavným prúdom extrémneho ultrafialového žiareniazdroj vysokého harmonického svetla.
Čas odoslania: 29. apríla 2024