Avtryck av kompressorns strållinje. Insatsen visar den uppmätta formen och strålprofilen för 1,5-cykelpulserna. Kredit:Forschungsverbund Berlin e.V. (FVB)
Forskare vid Max Born-institutet för icke-linjär optik och kortpulsspektroskopi (MBI) har nått en ny milstolpe i få-cykels pulsgenerering, slog ett 10 år gammalt rekord och uppnådde 1,5 optisk cykel långa laserpulser med 1,2 terawatt toppeffekt av en ny högenergikompressor i hålfiberstrålning. De intensiva pulserna kommer att användas för att generera intensiv attosekundsövertonsstrålning för icke-linjära XUV-spektroskopistudier.
För att belysa komplexa laddningsöverföringsmekanismer under bildandet av en kemisk bindning eller i biologiskt relevanta processer, man behöver verktyg med exceptionell tidsupplösning i attosekunden (10 -18 s) rike. Enstaka attosekundsljuspulser kan genereras i det extrema ultravioletta (XUV) spektralområdet genom att fokusera intensiva fåcykliska laserpulser som omfattar endast ett fåtal svängningar av det elektriska fältet på ädelgasatomer, med den process som kallas högharmonisk generering (HHG). Dock, omvandlingseffektiviteten är låg, ger mycket svaga attosekundpulser, otillräcklig för icke-linjära spektroskopiska tillämpningar. För att skapa mer intensiva isolerade attosekundpulser, hög energi, nära infraröd, få cyklers körlaserpulser krävs.
Nu, forskare vid MBI har tagit ett stort steg framåt i energiskalningen av drivpulserna. Gruppen lyckades spektralt bredda och därefter komprimera pulserna från en titan safir laser, som avger vid en våglängd på 790 nm, till 3,8 fs varaktighet (1,5 optiska cykler) vid en energi på 6,1 mJ, vilket är oöverträffat vid kilohertz-repetitionshastighet. Således överstiger pulsernas toppeffekt terawatten (> 10 12 W) nivå. Detta resultat slår ett 10 år gammalt rekord som uppnåtts på RIKEN.
För att uppnå dessa resultat, en ny 8,2 meter lång kompressorstrållinje byggdes runt en 3,75 meter lång, sträckt flexibel ihålig fiber (SF-HCF) där spektral breddning skedde som ett resultat av olinjär interaktion mellan de intensiva ljuspulserna och heliumatomer som släpptes in i kapillären. De spektralt breddade pulserna komprimerades sedan av en uppsättning av kvittrade speglar och karakteriserades av en in-line dispersionsavsökningsanordning som placerades direkt i vakuumstrållinjen som är konstruerad för efterföljande högharmonisk generering och XUV-experiment. Den nya HCF-kompressorn är en uppskalad version av en enhet som nyligen utvecklades inom ramen för ett internationellt samarbete med deltagande av MBI.
