據(jù)悉，阿秒脈沖是在自然時(shí)間尺度(阿秒(10-18秒))上進(jìn)行電子動(dòng)力學(xué)時(shí)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(yīng)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(kāi)。

研究包括符合學(xué)和對(duì)統(tǒng)計(jì)或信噪比要求較高的實(shí)驗(yàn)，特別是在化學(xué)和生物學(xué)中固體和分子樣品的研究。對(duì)于這些前沿的研究課題，科學(xué)家需要在一定的單位時(shí)間內(nèi)增加阿秒脈沖的數(shù)量，這只能通過(guò)增加阿秒源的重復(fù)頻率來(lái)實(shí)現(xiàn)。為此，需要一個(gè)高平均功率和高重復(fù)頻率的激光源。然而，與使用低功率驅(qū)動(dòng)器的傳統(tǒng)阿秒光束相比，驅(qū)動(dòng)激光源的高平均功率帶來(lái)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(lái)。為了克服這個(gè)問(wèn)題,科學(xué)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(dāng)?shù)膶?shí)驗(yàn)配置他們達(dá)到了最高attosecond-pulse-train每個(gè)鏡頭所產(chǎn)生的能源系統(tǒng)重復(fù)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(dǎo)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(gè)障礙必須克服才能成功。主要的困難在于，當(dāng)使用高平均功率的激光器時(shí)，應(yīng)仔細(xì)和適當(dāng)?shù)乜紤]激光脈沖通過(guò)自由空間和電離產(chǎn)生介質(zhì)的傳播。ELI ALPS的科學(xué)家將這種方法應(yīng)用于高平均功率系統(tǒng)，因此獲得了迄今為止從產(chǎn)生點(diǎn)到目標(biāo)位置的最高阿秒脈沖傳輸率。

用環(huán)形光束產(chǎn)生和測(cè)量阿秒脈沖的示意圖。

該方法依賴于高諧波產(chǎn)生過(guò)程中涉及的強(qiáng)場(chǎng)效應(yīng)。聚焦后的環(huán)形激光束傳播到一個(gè)類高斯固體光點(diǎn)上，在聚焦處產(chǎn)生阿秒脈沖，然后進(jìn)一步傳播到一個(gè)完美的環(huán)形光束。由于激光脈沖的強(qiáng)電場(chǎng)作用，這種光-物質(zhì)相互作用產(chǎn)生了高度的非線性效應(yīng)，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(dòng)激光中分離出來(lái)。ELI ALPS的科學(xué)家們還利用自由傳播的優(yōu)勢(shì)將探測(cè)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(cè)實(shí)驗(yàn)可以受益于阿秒脈沖和探測(cè)激光束的高能量。

模擬

在ELI ALPS上實(shí)現(xiàn)了100 kHz的高能阿秒脈沖序列源，許多需要高重復(fù)頻率和足夠能量的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)在都可以進(jìn)行。

來(lái)源：High-Flux 100?kHz Attosecond Pulse Source Driven by a High-AveragePower Annular Laser Beam，Ultrafast Science，10.34133/2022/9823783