Progrese în tehnologia extremă de sursă de lumină ultravioletă

Progrese în ultraviolete extremeTehnologie sursă ușoară

În ultimii ani, surse armonice extreme ultraviolete ridicate au atras atenția largă în domeniul dinamicii electronilor, datorită coerenței lor puternice, a duratei pulsului scurt și a energiei fotonice ridicate și au fost utilizate în diferite studii spectrale și imagistice. Odată cu avansarea tehnologiei, aceastasursă de luminăse dezvoltă spre o frecvență de repetare mai mare, un flux de fotoni mai mare, energie foton mai mare și lățimea mai scurtă a pulsului. Acest avans nu numai că optimizează rezoluția de măsurare a surselor de lumină ultraviolete extreme, dar oferă și noi posibilități pentru viitoarele tendințe de dezvoltare tehnologică. Prin urmare, studiul aprofundat și înțelegerea sursei de lumină ultraviolete extreme de înaltă repetare este de mare semnificație pentru stăpânirea și aplicarea tehnologiei de ultimă oră.

Pentru măsurătorile spectroscopiei electronice pe scări de timp femtosecunde și atosecunde, numărul de evenimente măsurate într -un singur fascicul este adesea insuficient, ceea ce face ca sursele de lumină reduse să fie insuficiente pentru a obține statistici fiabile. În același timp, sursa de lumină cu un flux de fotoni scăzut va reduce raportul semnal-zgomot al imaginii microscopice în timpul limitat de expunere. Prin explorare și experimente continue, cercetătorii au făcut multe îmbunătățiri în optimizarea randamentului și proiectarea transmisiei a luminii ultraviolete extreme de înaltă repetare. Tehnologia avansată de analiză spectrală, combinată cu frecvența de repetare ridicată, a fost utilizată sursa de lumină ultravioletă extremă extremă pentru a obține măsurarea de înaltă precizie a structurii materialului și a procesului dinamic electronic.

Aplicațiile surselor de lumină ultraviolete extreme, cum ar fi măsurătorile spectroscopiei electronice rezolvate unghiulare (ARPES), necesită un fascicul de lumină ultravioletă extremă pentru a ilumina proba. Electronii de pe suprafața eșantionului sunt excitați la starea continuă de lumina extremă ultravioletă, iar energia cinetică și unghiul de emisie al fotoelectronilor conțin informațiile despre structura benzii ale eșantionului. Analizatorul de electroni cu funcție de rezoluție unghiulară primește fotoelectroni radiați și obține structura benzii în apropierea benzii de valență a eșantionului. Pentru o frecvență de repetare scăzută sursă de lumină ultravioletă extremă, deoarece pulsul său unic conține un număr mare de fotoni, va excita un număr mare de fotoelectroni pe suprafața eșantionului într -un timp scurt, iar interacțiunea Coulomb va aduce o extindere serioasă a distribuției energiei cinetice fotoelectron, care se numește efect de încărcare a spațiului. Pentru a reduce influența efectului de încărcare a spațiului, este necesar să se reducă fotoelectronii conținuți în fiecare impuls, menținând în același timp fluxul de fotoni constant, deci este necesar să conducețilasercu o frecvență de repetare ridicată pentru a produce sursa de lumină ultravioletă extremă, cu o frecvență de repetare ridicată.

Tehnologia cavității îmbunătățite prin rezonanță realizează generarea de armonice de înaltă ordine la frecvența de repetare MHz
Pentru a obține o sursă de lumină ultravioletă extremă, cu o rată de repetare de până la 60 MHz, echipa Jones de la Universitatea din Columbia Britanică din Regatul Unit a efectuat o generație armonică de înaltă ordine într-o cavitate de îmbunătățire a rezonanței femtosecond (FSEC) pentru a realiza o sursă de lumină extremă extremă, cu o sursă de lumină extremă, cu un angular, cu un angular, rezolvat de timp în timp ce) Experimente. Sursa de lumină este capabilă să furnizeze un flux de fotoni de peste 1011 numere de fotoni pe secundă cu un singur armonic la o viteză de repetare de 60 MHz în intervalul de energie între 8 și 40 eV. Au utilizat un sistem cu laser cu fibră dopată de ytterbium ca sursă de semințe pentru FSEC și caracteristici ale impulsului controlat printr-un proiect personalizat al sistemului laser pentru a minimiza zgomotul de frecvență de compensare a plicului purtător (FCEO) și pentru a menține caracteristici bune de compresie a pulsului la sfârșitul lanțului amplificator. Pentru a obține o îmbunătățire stabilă a rezonanței în cadrul FSEC, folosesc trei bucle de control servo pentru controlul feedback -ului, ceea ce duce la stabilizarea activă la două grade de libertate: timpul dus -întors al ciclului de impulsuri în cadrul FSEC se potrivește cu perioada pulsului laser și schimbarea fazei de câmp electric în ceea ce privește plicul impulsului (IE, anviorul de transport, faza de câmp).

Folosind Krypton Gas ca gaz de lucru, echipa de cercetare a obținut generarea de armonice de ordin superior în FSEC. Aceștia au efectuat măsurători TR-Arpes de grafit și au observat termierea rapidă și recombinarea lentă ulterioară a populațiilor de electroni non-excitați, precum și dinamica stărilor non-termic excitate 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 armonice de înaltă ordine în FSEC are cerințe foarte mari pentru reflectivitate, compensare a dispersiei, ajustarea fină a lungimii cavității și blocarea sincronizării, ceea ce va afecta foarte mult multiplul îmbunătățire a cavității îmbunătățite prin rezonanță. În același timp, răspunsul în faza neliniară a plasmei în 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 mareSursa de lumină armonică ridicată.