Ny kompressor leverer impulser over 1,5 tc på cyklussen med en repetition på kilohertz

Forskere ved Max Born Institute for Nonlinear Optics and Short Pulse Spectroscopy (MBI) har nået en ny milepæl inden for få cyklusser af pulsgenerering, at bryde en 10-årig rekord og opnå 1,5-optisk-cyklus-lange laserpulser med 1,2 terawatt spidseffekt af en ny højenergi hulfiberkompressor beamline. De intense pulser vil blive brugt til at generere intens attosekund harmonisk stråling til ikke -lineære XUV spektroskopi undersøgelser.

For at belyse komplekse ladningsoverførselsmekanismer under dannelsen af ​​en kemisk binding eller i biologisk relevante processer, man har brug for værktøjer med enestående tidsopløsning i attosekundet (10 ^-18 s) rige. Enkelte attosekund-lyspulser kan genereres i det ekstreme ultraviolette (XUV) spektralområde ved at fokusere intense parcykliske laserpulser, der kun omfatter nogle få svingninger af det elektriske felt på ædelgasatomer, ved hjælp af processen kaldet høj-harmonisk generation (HHG). Imidlertid, konverteringseffektiviteten er lav, giver meget svage attosekundspulser, utilstrækkelig til ikke -lineære spektroskopiske applikationer. For at skabe mere intense isolerede attosekundpulser, høj energi, nær infrarød, få cyklusser kørende laserpulser er påkrævet.

Nu, forskere på MBI har taget et stort skridt fremad i energiskalingen af ​​driverpulserne. Det lykkedes gruppen at spektralt udvide og efterfølgende komprimere pulser af en titanium safirlaser, som udsender ved en bølgelængde på 790 nm, til 3,8 fs varighed (1,5 optiske cyklusser) ved en energi på 6,1 mJ, hvilket er uden fortilfælde ved kilohertz gentagelseshastighed. Således overstiger pulsernes spidseffekt terawatt (> 10 ¹² W) niveau. Dette resultat slår en 10-årig rekord opnået på RIKEN.

For at opnå disse resultater, en ny 8,2 meter lang kompressorstråle blev bygget omkring en 3,75 meter lang, strakt fleksibel hule-kerne fiber (SF-HCF), hvor spektral udvidelse fandt sted som et resultat af ikke-lineær interaktion mellem de intense lyspulser og heliumatomer indlagt i kapillæren. De spektraludvidede impulser blev derefter komprimeret af et sæt kvidrede spejle og karakteriseret ved en in-line dispersionsscanningsenhed, der blev placeret direkte i vakuumstrålelinjen, der er konstrueret til efterfølgende højharmonisk generation og XUV-eksperimenter. Den nye HCF-kompressor er en opskaleret version af en enhed, der for nylig blev udviklet inden for rammerne af et internationalt samarbejde med deltagelse af MBI.