新型壓縮機以千赫茲的重複頻率提供超過兆瓦的1.5周期脈衝

2020-09-05 工程學習

壓縮器束線的印象。插圖顯示了1.5周期脈衝的測量形狀和光束輪廓。圖片來源：Forschungsverbund Berlin eV（FVB）

Max Born非線性光學和短脈衝光譜研究所（MBI）的研究人員在幾個周期的脈衝產生方面達到了一個新的裡程碑，打破了已有10年的記錄，並以1.2太瓦達到了1.5個光學周期長的雷射脈衝新型高能中空纖維壓縮機束線帶來的峰值功率。強脈衝將用於產生強的阿秒諧波輻射，用於非線性XUV光譜研究。

為了闡明化學鍵形成過程中或生物學相關過程中複雜的電荷轉移機制，人們需要一種在阿秒（10 -18 s）範圍內具有卓越時間解析度的工具。通過使用稱為高諧波產生（HHG）的過程，通過將僅包含電場的少量振蕩的強幾個周期雷射脈衝聚焦到稀有氣體原子上，可以在極紫外（XUV）光譜範圍內生成單個阿秒光脈衝。然而，轉換效率低，產生非常弱的阿秒脈衝，不足以用於非線性光譜應用。為了產生更強的孤立阿秒脈衝，需要高能，近紅外，少周期驅動雷射脈衝 是必須的。

現在，MBI的研究人員在驅動器脈衝的能量縮放方面邁出了一大步。該小組成功地擴譜並隨後壓縮了鈦藍寶石雷射器的脈衝，該雷射器以6.1 mJ的能量在3.8 fs的持續時間（1.5個光學周期）下以790 nm的波長發射，這在千赫茲重複率下是空前的。因此，脈衝的峰值功率超過了兆瓦（> 10 12 W）。該成績打破了在RIKEN取得的10年歷史記錄。

為了獲得這些結果，圍繞3.75米長的拉伸柔性中空光纖（SF-HCF）建立了一條新的8.2米長的壓縮機光束線，由於強光脈衝和光強之間的非線性相互作用，光譜展寬了。氦原子進入毛細管。然後將光譜展寬的脈衝通過一組chi鏡進行壓縮，並通過直接置於真空束線中的在線色散掃描設備進行特徵化，該束被構造用於隨後的高諧波產生和XUV實驗。新型HCF壓縮機是該設備的升級版本，該設備是在MBI參與的國際合作框架內最近開發的。

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