Mga pagsulong sa teknolohiya ng matinding pinagmumulan ng ultraviolet light

Mga pagsulong sa matinding ultravioletteknolohiya ng pinagmumulan ng liwanag

Sa mga nakaraang taon, ang mga pinagmumulan ng matinding ultraviolet high harmonic ay nakakuha ng malawak na atensyon sa larangan ng electron dynamics dahil sa kanilang malakas na coherence, maikling pulse duration at mataas na photon energy, at ginamit na sa iba't ibang spectral at imaging studies. Kasabay ng pagsulong ng teknolohiya, ito aypinagmumulan ng liwanagay umuunlad patungo sa mas mataas na repetition frequency, mas mataas na photon flux, mas mataas na photon energy at mas maikling pulse width. Ang pagsulong na ito ay hindi lamang nag-o-optimize sa resolution ng pagsukat ng mga pinagmumulan ng matinding ultraviolet light, kundi nagbibigay din ng mga bagong posibilidad para sa mga trend sa pag-unlad ng teknolohiya sa hinaharap. Samakatuwid, ang malalim na pag-aaral at pag-unawa sa pinagmumulan ng matinding ultraviolet light na may mataas na repetition frequency ay may malaking kahalagahan para sa pag-master at paglalapat ng makabagong teknolohiya.

Para sa mga pagsukat ng electron spectroscopy sa mga time scale ng femtosecond at attosecond, ang bilang ng mga pangyayaring nasukat sa isang sinag ay kadalasang hindi sapat, kaya hindi sapat ang mga pinagmumulan ng liwanag na may mababang refrequency upang makakuha ng maaasahang istatistika. Kasabay nito, ang pinagmumulan ng liwanag na may mababang photon flux ay magbabawas sa signal-to-noise ratio ng microscopic imaging sa limitadong oras ng pagkakalantad. Sa pamamagitan ng patuloy na paggalugad at mga eksperimento, ang mga mananaliksik ay nakagawa ng maraming pagpapabuti sa yield optimization at transmission design ng high repetition frequency extreme ultraviolet light. Ang advanced spectral analysis technology na sinamahan ng high repetition frequency extreme ultraviolet light source ay ginamit upang makamit ang mataas na katumpakan na pagsukat ng istruktura ng materyal at electronic dynamic na proseso.

Ang mga aplikasyon ng mga pinagmumulan ng matinding ultraviolet light, tulad ng mga pagsukat ng angular resolved electron spectroscopy (ARPES), ay nangangailangan ng sinag ng matinding ultraviolet light upang maliwanagan ang sample. Ang mga electron sa ibabaw ng sample ay nae-excite sa tuloy-tuloy na estado ng matinding ultraviolet light, at ang kinetic energy at emission angle ng mga photoelectron ay naglalaman ng impormasyon tungkol sa band structure ng sample. Ang electron analyzer na may Angle resolution function ay tumatanggap ng mga radiated photoelectron at nakakakuha ng band structure malapit sa valence band ng sample. Para sa low repetition frequency extreme ultraviolet light source, dahil ang single pulse nito ay naglalaman ng malaking bilang ng mga photon, mae-excite nito ang malaking bilang ng mga photoelectron sa ibabaw ng sample sa maikling panahon, at ang Coulomb interaction ay magdudulot ng malaking pagpapalawak ng distribusyon ng photoelectron kinetic energy, na tinatawag na space charge effect. Upang mabawasan ang impluwensya ng space charge effect, kinakailangang bawasan ang mga photoelectron na nakapaloob sa bawat pulse habang pinapanatili ang constant photon flux, kaya kinakailangang itulak ang...laserna may mataas na dalas ng pag-uulit upang makagawa ng matinding pinagmumulan ng ultraviolet light na may mataas na dalas ng pag-uulit.

Ang teknolohiyang cavity na pinahusay ng resonance ay nakakamit ng pagbuo ng mga high order harmonics sa MHz repetition frequency
Upang makakuha ng isang extreme ultraviolet light source na may repetition rate na hanggang 60 MHz, ang pangkat ng Jones sa University of British Columbia sa United Kingdom ay nagsagawa ng high order harmonic generation sa isang femtosecond resonance enhancement cavity (fsEC) upang makamit ang isang praktikal na extreme ultraviolet light source at inilapat ito sa mga eksperimento sa time-resolved angular resolved electron spectroscopy (Tr-ARPES). Ang light source ay may kakayahang maghatid ng photon flux na higit sa 1011 photon numbers kada segundo na may isang harmonic sa repetition rate na 60 MHz sa energy range na 8 hanggang 40 eV. Gumamit sila ng ytterbium-doped fiber laser system bilang seed source para sa fsEC, at kinokontrol ang pulse characteristics sa pamamagitan ng customized laser system design upang mabawasan ang carrier envelope offset frequency (fCEO) noise at mapanatili ang mahusay na pulse compression characteristics sa dulo ng amplifier chain. Upang makamit ang matatag na pagpapahusay ng resonance sa loob ng fsEC, gumagamit sila ng tatlong servo control loop para sa feedback control, na nagreresulta sa aktibong stabilization sa dalawang degree of freedom: ang round trip time ng pulse cycling sa loob ng fsEC ay tumutugma sa laser pulse period, at ang phase shift ng electric field carrier kaugnay ng pulse envelope (ibig sabihin, carrier envelope phase, ϕCEO).

Gamit ang krypton gas bilang working gas, nakamit ng research team ang pagbuo ng higher-order harmonics sa fsEC. Nagsagawa sila ng Tr-ARPES measurements ng graphite at naobserbahan ang mabilis na thermiation at kasunod na mabagal na recombination ng mga non-thermally excited electron populations, pati na rin ang dynamics ng non-thermally directly excited states malapit sa Fermi level na higit sa 0.6 eV. Ang light source na ito ay nagbibigay ng mahalagang tool para sa pag-aaral ng electronic structure ng mga kumplikadong materyales. Gayunpaman, ang pagbuo ng high order harmonics sa fsEC ay may napakataas na mga kinakailangan para sa reflectivity, dispersion compensation, fine adjustment ng cavity length at synchronization locking, na lubos na makakaapekto sa enhancement multiple ng resonance-enhanced cavity. Kasabay nito, ang nonlinear phase response ng plasma sa focal point ng cavity ay isang hamon din. Samakatuwid, sa kasalukuyan, ang ganitong uri ng light source ay hindi pa naging mainstream extreme ultraviolet.mataas na harmonikong pinagmumulan ng liwanag.