Ատոսեկյանային գիտության համար գերարագ լազեր

Գերարագ լազերատտովայրկյանային գիտության համար
Ներկայումս ատոսայրկյանային իմպուլսները հիմնականում ստացվում են ուժեղ դաշտերով պայմանավորված բարձր կարգի հարմոնիկ գեներացիայի (HHG) միջոցով: Դրանց գեներացիայի էությունը կարելի է հասկանալ որպես էլեկտրոնների իոնացում, արագացում և վերամիավորում ուժեղ լազերային էլեկտրական դաշտի միջոցով՝ էներգիա անջատելու համար, այդպիսով արձակելով ատոսայրկյանային XUV իմպուլսներ:
Հետևաբար, ատտովայրկյանային ելքը չափազանց զգայուն է իմպուլսի լայնության, էներգիայի, ալիքի երկարության և կրկնության հաճախականության նկատմամբ։շարժիչ լազեր(Գերարագ լազեր). ավելի կարճ իմպուլսի լայնությունը օգտակար է ատոսեկյանային իմպուլսները մեկուսացնելու համար, ավելի բարձր էներգիան բարելավում է իոնացումը և արդյունավետությունը, ավելի երկար ալիքի երկարությունը բարձրացնում է կտրման էներգիան, բայց զգալիորեն նվազեցնում է փոխակերպման արդյունավետությունը, իսկ ավելի բարձր կրկնության արագությունը բարելավում է ազդանշան-աղմուկ հարաբերակցությունը, բայց սահմանափակվում է մեկ իմպուլսի էներգիայով: Տարբեր կիրառություններ (օրինակ՝ էլեկտրոնային մանրադիտակ, ռենտգենյան կլանման սպեկտրոսկոպիա, համընկնումների հաշվարկ և այլն) տարբեր շեշտադրումներ ունեն ատոսեկյանային իմպուլսի ինդեքսի վրա, ինչը առաջ է քաշում լազերների կառավարման տարբերակված և համապարփակ պահանջներ: Կառավարվող լազերների աշխատանքի բարելավումը կարևոր է ատոսեկյանային գիտության մեջ օգտագործման համար:

Չորս հիմնական տեխնոլոգիական ուղիներ՝ լազերների շարժիչի արդյունավետությունը բարելավելու համար (գերարագ լազեր)
1. Ավելի բարձր էներգիա. Նախատեսված է HHG-ի ցածր փոխակերպման արդյունավետությունը հաղթահարելու և բարձր թողունակությամբ ատոտոսեկյանային իմպուլսներ ստանալու համար: Տեխնոլոգիական զարգացումը ավանդական ճռռացող իմպուլսային ուժեղացումից (CPA) անցել է օպտիկական պարամետրիկ ուժեղացման ընտանիքին, որը ներառում է օպտիկական պարամետրիկ ճռռացող իմպուլսային ուժեղացում (OPCPA), կրկնակի ճռռացող OPA (DC-OPA), հաճախականության տիրույթի OPA (FOPA) և կիսաֆազային համապատասխանեցման OPCPA (QPCPA): Հետագայում համադրվում են կոհերենտ փնջի սինթեզը (CBC) և իմպուլսային բաժանման ուժեղացման (DPA) սինթեզի տեխնիկաները՝ միալիք ուժեղացուցիչների ֆիզիկական սահմանափակումները, ինչպիսիք են ջերմային էֆեկտները և ոչ գծային վնասը, հաղթահարելու և Ջոուլի մակարդակի էներգիայի ելք ստանալու համար:
2. Ավելի կարճ իմպուլսի լայնություն. Նախատեսված է մեկուսացված ատոսայրկյանային իմպուլսներ ստեղծելու համար, որոնք կարող են օգտագործվել էլեկտրոնային դինամիկան վերլուծելու համար, պահանջելով քիչ կամ նույնիսկ ենթապարբերական շարժիչ իմպուլսներ և կայուն կրող ծրարի փուլ (CEP): Հիմնական տեխնոլոգիաները ներառում են ոչ գծային հետսեղմման տեխնիկաների կիրառում, ինչպիսիք են խոռոչ միջուկային մանրաթելը (HCF), բազմաբարակ թաղանթը (MPSC) և բազմալիքային խոռոչը (MPC)՝ իմպուլսի լայնությունը չափազանց կարճ երկարությունների սեղմելու համար: CEP կայունությունը չափվում է f-2f ինտերֆերոմետրի միջոցով և ձեռք է բերվում ակտիվ հետադարձ կապի/առաջընթացի միջոցով (օրինակ՝ AOFS, AOPDF) կամ հաճախականության տարբերության գործընթացների վրա հիմնված պասիվ ամբողջովին օպտիկական ինքնակայունացման մեխանիզմների միջոցով:
3. Ավելի երկար ալիքի երկարություն. Նախատեսված է կենսամոլեկուլային պատկերման համար ատոսայրկյանային ֆոտոնային էներգիան «ջրային պատուհանի» գոտի մղելու համար: Երեք հիմնական տեխնոլոգիական ուղիներն են՝
Օպտիկական պարամետրիկ ուժեղացում (OPA) և դրա կասկադը. Այն 1-5 μ մ ալիքի երկարության միջակայքում հիմնական լուծույթն է, որն օգտագործում է BiBO4O3 և MgO3: LN-ի նման բյուրեղներ։ >5 μ մ ալիքի երկարության միջակայքի համար անհրաժեշտ են ZGP և LiGaS₂-ի նման բյուրեղներ։
Դիֆերենցիալ հաճախականության ստեղծում (DFG) և ներիմպուլսային դիֆերենցիալ հաճախականություն (IPDFG). կարող են ապահովել սկզբնական աղբյուրներին պասիվ CEP կայունություն։
Ուղիղ լազերային տեխնոլոգիան, ինչպիսին է Cr: ZnS/Se անցումային մետաղով լեգիրված քաղկոգենիդային լազերները, հայտնի է որպես «միջին ինֆրակարմիր տիտանի շափյուղա» և ունի կոմպակտ կառուցվածքի և բարձր արդյունավետության առավելությունները։
4. Կրկնության ավելի բարձր հաճախականություն. ուղղված է ազդանշան-աղմուկ հարաբերակցության և տվյալների ձեռքբերման արդյունավետության բարելավմանը, ինչպես նաև տարածական լիցքի էֆեկտների սահմանափակումների հաղթահարմանը։ Երկու հիմնական ուղի՝
Ռեզոնանսային բարելավված խոռոչների տեխնոլոգիա. բարձր ճշգրտությամբ ռեզոնանսային խոռոչների օգտագործումը՝ մեգահերցային մակարդակի կրկնվող հաճախականության իմպուլսների գագաթնակետային հզորությունը բարձրացնելու համար՝ HHG-ն խթանելու համար, կիրառվել է այնպիսի ոլորտներում, ինչպիսիք են XUV հաճախականության սանրերը, սակայն մեկուսացված ատոտովայրկյանային իմպուլսների ստեղծումը դեռևս մարտահրավերներ է առաջացնում։
Բարձր կրկնության մակարդակ ևբարձր հզորության լազերՈւղիղ փոխանցման համակարգը, ներառյալ OPCPA-ն, օպտիկամանրաթելային CPA-ն՝ զուգակցված ոչ գծային հետսեղմման հետ, և բարակ թաղանթային օսցիլյատորը, հասել է մեկուսացված ատոտովայրկյանային իմպուլսի ստեղծմանը՝ 100 կՀց կրկնության հաճախականությամբ։