據(jù)悉，阿秒脈沖是在自然時間尺度(阿秒(10-18秒))上進行電子動力學時間分辨研究的不可或缺的工具。
環(huán)形光束在空間中的傳播。突出顯示的區(qū)域指示應放置鏡子的位置，以有效地將阿托秒脈沖與產(chǎn)生的激光束分開。
研究包括符合學和對統(tǒng)計或信噪比要求較高的實驗，特別是在化學和生物學中固體和分子樣品的研究。對于這些前沿的研究課題，科學家需要在一定的單位時間內(nèi)增加阿秒脈沖的數(shù)量，這只能通過增加阿秒源的重復頻率來實現(xiàn)。為此，需要一個高平均功率和高重復頻率的激光源。然而，與使用低功率驅(qū)動器的傳統(tǒng)阿秒光束相比，驅(qū)動激光源的高平均功率帶來了困難:產(chǎn)生后很難將阿秒脈沖從高平均功率激光束中分離出來。為了克服這個問題,科學家的極端光基礎(chǔ)設(shè)施的阿托秒脈沖光源塑造了激光束的環(huán)形形狀,并結(jié)合適當?shù)膶嶒炁渲盟麄冞_到了最高attosecond-pulse-train每個鏡頭所產(chǎn)生的能源系統(tǒng)重復率高于10 kHz。
這些結(jié)果是由Peng Ye 博士和他的同事在Balázs Major博士和Katalin Varjú教授的指導下使用ELI ALPS的HR-GHHG束流線獲得的。雖然J.Peatross在1994年提出了使用環(huán)形光束產(chǎn)生高次諧波的想法，自那以后Y.Mairesse在2003年使用低功率激光器產(chǎn)生阿秒脈沖，但要將這一概念推廣到高平均值，有幾個障礙必須克服才能成功。主要的困難在于，當使用高平均功率的激光器時，應仔細和適當?shù)乜紤]激光脈沖通過自由空間和電離產(chǎn)生介質(zhì)的傳播。ELI ALPS的科學家將這種方法應用于高平均功率系統(tǒng)，因此獲得了迄今為止從產(chǎn)生點到目標位置的最高阿秒脈沖傳輸率。
用環(huán)形光束產(chǎn)生和測量阿秒脈沖的示意圖。
該方法依賴于高諧波產(chǎn)生過程中涉及的強場效應。聚焦后的環(huán)形激光束傳播到一個類高斯固體光點上，在聚焦處產(chǎn)生阿秒脈沖，然后進一步傳播到一個完美的環(huán)形光束。由于激光脈沖的強電場作用，這種光-物質(zhì)相互作用產(chǎn)生了高度的非線性效應，所產(chǎn)生的阿秒光束的形狀與激光光束的形狀不同。這樣它就可以在空間上從驅(qū)動激光中分離出來。ELI ALPS的科學家們還利用自由傳播的優(yōu)勢將探測光束塑造成環(huán)形，這樣它就可以與低損耗的阿秒脈沖相結(jié)合。因此，泵浦探測實驗可以受益于阿秒脈沖和探測激光束的高能量。
模擬
在ELI ALPS上實現(xiàn)了100 kHz的高能阿秒脈沖序列源，許多需要高重復頻率和足夠能量的實驗現(xiàn)在都可以進行。
來源：High-Flux 100?kHz Attosecond Pulse Source Driven by a High-AveragePower Annular Laser Beam，Ultrafast Science，10.34133/2022/9823783
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