Progrese în ultraviolete extremetehnologia surselor de lumină
În ultimii ani, sursele ultraviolete extrem de armonice înalte au atras o atenție largă în domeniul dinamicii electronilor datorită coerenței lor puternice, duratei scurte a impulsului și energiei fotonice mari și au fost utilizate în diverse studii spectrale și imagistice. Odată cu progresul tehnologiei, astasursa de luminase dezvoltă spre o frecvență de repetiție mai mare, un flux de fotoni mai mare, o energie fotonică mai mare și o lățime mai scurtă a impulsului. Acest progres nu numai că optimizează rezoluția de măsurare a surselor de lumină ultravioletă extremă, dar oferă și noi posibilități pentru viitoarele tendințe de dezvoltare tehnologică. Prin urmare, studiul aprofundat și înțelegerea sursei de lumină ultravioletă extremă cu frecvență de înaltă repetiție este de mare importanță pentru stăpânirea și aplicarea tehnologiei de ultimă oră.
Pentru măsurătorile prin spectroscopie electronică pe scale de timp femtosecunde și attosecunde, numărul de evenimente măsurate într-un singur fascicul este adesea insuficient, ceea ce face ca sursele de lumină cu frecvență joasă să fie insuficiente pentru a obține statistici fiabile. În același timp, sursa de lumină cu flux de fotoni scăzut va reduce raportul semnal-zgomot al imaginilor microscopice în timpul de expunere limitat. Prin explorări și experimente continue, cercetătorii au adus multe îmbunătățiri în optimizarea randamentului și proiectarea transmisiei luminii ultraviolete extreme cu frecvență de înaltă repetiție. Tehnologia avansată de analiză spectrală combinată cu sursa de lumină ultravioletă extremă cu frecvență înaltă de repetiție a fost utilizată pentru a obține măsurarea de înaltă precizie a structurii materialelor și a procesului dinamic electronic.
Aplicațiile surselor de lumină ultravioletă extremă, cum ar fi măsurătorile prin spectroscopie de electroni cu rezoluție unghiulară (ARPES), necesită un fascicul de lumină ultravioletă extremă pentru a ilumina proba. Electronii de pe suprafața probei sunt excitați în stare continuă de lumina ultravioletă extremă, iar energia cinetică și unghiul de emisie al fotoelectronilor conțin informațiile despre structura benzii a probei. Analizorul de electroni cu funcție de rezoluție unghiulară primește fotoelectronii radiați și obține structura benzii în apropierea benzii de valență a probei. Pentru sursa de lumină ultravioletă extremă cu frecvență scăzută de repetiție, deoarece unicul său impuls conține un număr mare de fotoni, va excita un număr mare de fotoelectroni pe suprafața probei într-un timp scurt, iar interacțiunea Coulomb va duce la o lărgire serioasă a distribuției. de energie cinetică a fotoelectronilor, care se numește efect de încărcare spațială. Pentru a reduce influența efectului de încărcare spațială, este necesar să se reducă fotoelectronii conținuti în fiecare impuls, menținând în același timp fluxul de fotoni constant, deci este necesar să se conducălasercu frecvență mare de repetiție pentru a produce sursa de lumină ultravioletă extremă cu frecvență mare de repetiție.
Tehnologia cavității îmbunătățite prin rezonanță realizează generarea de armonici de ordin înalt la frecvența de repetiție MHz
Pentru a obține o sursă de lumină ultravioletă extremă cu o rată de repetiție de până la 60 MHz, echipa Jones de la Universitatea British Columbia din Regatul Unit a efectuat generarea de armonici de ordin înalt într-o cavitate de îmbunătățire a rezonanței femtosecunde (fsEC) pentru a obține un efect practic. sursă de lumină ultravioletă extremă și a aplicat-o experimentelor de spectroscopie electronică unghiulară rezolvată în timp (Tr-ARPES). Sursa de lumină este capabilă să furnizeze un flux de fotoni de peste 1011 numere de fotoni pe secundă cu o singură armonică la o rată de repetiție de 60 MHz în intervalul de energie de la 8 la 40 eV. Ei au folosit un sistem laser cu fibră dopată cu itterbiu ca sursă de semințe pentru fsEC și au controlat caracteristicile pulsului printr-un design personalizat de sistem laser pentru a minimiza zgomotul frecvenței de compensare a anvelopei purtătorului (fCEO) și a menține caracteristicile bune de compresie a pulsului la sfârșitul lanțului de amplificator. Pentru a obține o îmbunătățire stabilă a rezonanței în cadrul fsEC, ei folosesc trei bucle de control servo pentru controlul feedback-ului, rezultând o stabilizare activă la două grade de libertate: timpul de parcurs dus-întors al ciclului pulsului în cadrul fsEC se potrivește cu perioada pulsului laser și schimbarea de fază. a purtătorului câmpului electric în raport cu anvelopa pulsului (adică, faza anvelopei purtătorului, ϕCEO).
Prin utilizarea gazului cripton ca gaz de lucru, echipa de cercetare a realizat generarea de armonici de ordin superior în fsEC. Ei au efectuat măsurători Tr-ARPES ale grafitului și au observat termiarea rapidă și recombinarea lentă ulterioară a populațiilor de electroni neexcitați termic, precum și dinamica stărilor neexcitate direct în apropierea nivelului Fermi peste 0,6 eV. Această sursă de lumină oferă un instrument important pentru studierea structurii electronice a materialelor complexe. Cu toate acestea, generarea de armonici de ordin înalt în fsEC are cerințe foarte ridicate pentru reflectivitate, compensarea dispersiei, ajustarea fină a lungimii cavității și blocarea sincronizării, ceea ce va afecta foarte mult multiplul de îmbunătățire al cavității îmbunătățite cu rezonanță. În același timp, răspunsul de fază neliniară al plasmei la punctul focal al cavității este, de asemenea, o provocare. Prin urmare, în prezent, acest tip de sursă de lumină nu a devenit ultravioletul extrem de curentsursă de lumină armonică ridicată.
Ora postării: 29-apr-2024