Дасягненні ў галіне экстрэмальнага ультрафіялетутэхналогія крыніц святла
У апошнія гады крыніцы экстрэмальнага ўльтрафіялетавага выпраменьвання з высокім узроўнем гармонік прыцягнулі шырокую ўвагу ў галіне дынамікі электронаў дзякуючы сваёй моцнай кагерэнтнасці, кароткай працягласці імпульсу і высокай энергіі фатонаў і выкарыстоўваліся ў розных спектральных даследаваннях і даследаваннях візуалізацыі.З развіццём тэхналогій гэтакрыніца святларазвіваецца ў бок больш высокай частаты паўтарэння, большага патоку фатонаў, больш высокай энергіі фатонаў і меншай працягласці імпульсу.Гэты прагрэс не толькі аптымізуе дазвол вымярэнняў крыніц экстрэмальнага ультрафіялетавага святла, але і дае новыя магчымасці для будучых тэндэнцый тэхналагічнага развіцця.Такім чынам, паглыбленае вывучэнне і разуменне крыніцы ультрафіялетавага святла з высокай частатой паўтарэння мае вялікае значэнне для засваення і прымянення перадавых тэхналогій.
Для вымярэнняў электроннай спектраскапіі ў фемтасекундным і атасекундным маштабах часу колькасць падзей, вымераных у адным пучку, часта бывае недастатковай, што робіць крыніцы святла з нізкай частатой недастаткова для атрымання надзейнай статыстыкі.У той жа час крыніца святла з нізкім патокам фатонаў знізіць стаўленне сігнал/шум мікраскапічнага малюнка на працягу абмежаванага часу экспазіцыі.Дзякуючы бесперапынным даследаванням і эксперыментам, даследчыкі ўнеслі шмат паляпшэнняў у аптымізацыю ўраджаю і канструкцыю перадачы ультрафіялетавага святла з высокай частатой паўтарэння.Удасканаленая тэхналогія спектральнага аналізу ў спалучэнні з крыніцай ультрафіялетавага святла з высокай частатой паўтарэння была выкарыстана для дасягнення высокай дакладнасці вымярэння структуры матэрыялу і электроннага дынамічнага працэсу.
Прымяненне крыніц экстрэмальнага ультрафіялетавага святла, такіх як вымярэнні электроннай спектраскапіі з вуглавым дазволам (ARPES), патрабуе прамяня экстрэмальнага ультрафіялетавага святла для асвятлення ўзору.Электроны на паверхні ўзору ўзбуджаюцца да бесперапыннага стану экстрэмальным ультрафіялетавым святлом, а кінэтычная энергія і кут выпраменьвання фотаэлектронаў утрымліваюць інфармацыю аб зоннай структуры ўзору.Аналізатар электронаў з функцыяй кутняга раздзялення прымае выпраменьваныя фотаэлектроны і атрымлівае зонную структуру каля валентнай зоны ўзору.Для крыніцы ультрафіялетавага святла з нізкай частатой паўтарэння, паколькі яе адзінкавы імпульс змяшчае вялікую колькасць фатонаў, яна ўзбуджае вялікую колькасць фотаэлектронаў на паверхні ўзору за кароткі час, а кулонаўскае ўзаемадзеянне прывядзе да сур'ёзнага пашырэння размеркавання. кінетычнай энергіі фотаэлектронаў, што называецца эфектам прасторавага зарада.Каб паменшыць уплыў эфекту прасторавага зарада, неабходна паменшыць колькасць фотаэлектронаў, якія змяшчаюцца ў кожным імпульсе, захоўваючы пры гэтым пастаянны паток фатонаў, таму неабходна кіравацьлазерз высокай частатой паўтарэння для атрымання крыніцы ультрафіялетавага святла з высокай частатой паўтарэння.
Тэхналогія з рэзанансным узмоцненым рэзонатарам рэалізуе генерацыю гармонік высокага парадку з частатой паўтарэння МГц
Для таго, каб атрымаць надзвычайную крыніцу ўльтрафіялетавага святла з частатой паўтарэння да 60 МГц, каманда Джонса з Універсітэта Брытанскай Калумбіі ў Вялікабрытаніі правяла генерацыю гармонік высокага парадку ў паражніны для ўзмацнення фемтасекунднага рэзанансу (fsEC), каб дасягнуць практычнага крыніца экстрэмальнага ўльтрафіялетавага святла і ўжыў яго ў эксперыментах па вуглавой электроннай спектраскапіі з часавым дазволам (Tr-ARPES).Крыніца святла здольная ствараць паток фатонаў больш за 1011 лікаў фатонаў у секунду з адной гармонікай з частатой паўтарэння 60 МГц у дыяпазоне энергій ад 8 да 40 эВ.Яны выкарыстоўвалі валаконна-лазерную сістэму з ітэрбіем у якасці запачатковай крыніцы для fsEC і кантралявалі характарыстыкі імпульсу з дапамогай індывідуальнай канструкцыі лазернай сістэмы, каб мінімізаваць шум частоты зрушэння апорнай апорнай (fCEO) і падтрымліваць добрыя характарыстыкі сціску імпульсу ў канцы ланцуга ўзмацняльніка.Каб дасягнуць устойлівага ўзмацнення рэзанансу ў fsEC, яны выкарыстоўваюць тры контуры кіравання сервоприводом для кіравання зваротнай сувяззю, што прыводзіць да актыўнай стабілізацыі пры дзвюх ступенях свабоды: час праходжання імпульсу ў fsEC супадае з перыядам імпульсу лазера, а фазавы зрух носьбіта электрычнага поля адносна агінаючай імпульсу (г.зн. фазы агінаючай апорнай, ϕCEO).
Выкарыстоўваючы газ крыптон у якасці працоўнага газу, даследчая група дасягнула генерацыі гармонік вышэйшага парадку ў fsEC.Яны правялі вымярэнні графіту Tr-ARPES і назіралі хуткую тэрміяцыю і наступную павольную рэкамбінацыю папуляцый электронаў, якія не ўзбуджаюцца тэрмічнаму, а таксама дынаміку станаў, якія не ўзбуджаюцца тэрмічнаму, каля ўзроўню Фермі вышэй за 0,6 эВ.Гэтая крыніца святла з'яўляецца важным інструментам для вывучэння электроннай структуры складаных матэрыялаў.Аднак генерацыя гармонік высокага парадку ў fsEC прад'яўляе вельмі высокія патрабаванні да адбівальнай здольнасці, кампенсацыі дысперсіі, дакладнай рэгулявання даўжыні рэзанара і блакіроўкі сінхранізацыі, што значна паўплывае на кратнае ўзмацненне рэзананснага рэзананта.У той жа час нелінейная фазавая характарыстыка плазмы ў факальнай кропцы паражніны таксама з'яўляецца праблемай.Такім чынам, у цяперашні час гэты від крыніцы святла не стаў асноўным экстрэмальным ультрафіялетамкрыніца святла высокай гармонікі.
Час публікацыі: 29 красавіка 2024 г