為了精確地測量阿秒脈沖的特性,自主研制了一套具有高能量分辨率的阿秒條紋相機(jī),該相機(jī)采用了電子飛行距離長達(dá)2 m的磁瓶式結(jié)構(gòu)電子飛行時間譜儀,可在提高能量分辨率的同時具有較高的光電子收集效率;在該設(shè)備的光路系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)了NIR飛秒脈沖與XUV阿秒脈沖延時掃描的穩(wěn)定精度<20 as（均方根）。實(shí)驗(yàn)中采用雙光選通門技術(shù)整形飛秒脈沖的光電場,在氖氣池中產(chǎn)生了孤立阿秒脈沖。利用上述阿秒條紋相機(jī)測量該脈沖,獲得了阿秒光電子條紋譜,通過基于單頻濾波的相位重構(gòu)算法得到159 as的孤立阿秒脈沖。 

【文章來源】：中國激光. 2020,47(04)北大核心

【文章頁數(shù)】：4 頁

【部分圖文】：

阿秒脈沖條紋譜圖

圖2 阿秒脈沖條紋譜圖綜上,本文將CEP穩(wěn)定的鈦寶石飛秒放大激光作為阿秒驅(qū)動光源,建立了阿秒脈沖產(chǎn)生與測量實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。采用雙光選通門技術(shù)整形飛秒脈沖的光電場,實(shí)現(xiàn)了孤立阿秒脈沖的選通。本實(shí)驗(yàn)室自主研制了用于阿秒脈沖測量的高能譜分辨率阿秒條紋相機(jī),其核心部件為電子飛行距離長達(dá)2 m的磁瓶式飛行時間譜儀,理論上該譜儀在100 eV處的光電子能譜分辨率小于0.1 eV。本文采用鎖定輔助532 nm激光干涉條紋的方法,使得阿秒條紋相機(jī)中NIR飛秒脈沖與XUV阿秒脈沖延時掃描的穩(wěn)定精度<20 as(均方根)。利用這套阿秒條紋相機(jī)測量了氖氣中產(chǎn)生的阿秒脈沖,根據(jù)所獲得的阿秒光電子條紋譜,通過反演重構(gòu)算法得到了159 as的孤立阿秒脈沖。進(jìn)一步優(yōu)化阿秒脈沖產(chǎn)生過程的參數(shù),有望獲得更窄脈寬的孤立阿秒脈沖。

阿秒條紋相機(jī)光路部分包括了上述XUV阿秒脈沖產(chǎn)生光路(探測光)和同步的NIR飛秒脈沖(泵浦光)。其中,XUV阿秒脈沖經(jīng)掠入射的雙曲面鏡M1反射后穿過帶孔的反射鏡M2,并聚焦在第二個惰性氣體靶上。該氣體靶是注入氖氣的氣體噴嘴GJ,XUV阿秒脈沖將使氖氣最外層電子電離出光電子,噴嘴內(nèi)氣壓為1.9×104 Pa。同時,另一路NIR飛秒脈沖經(jīng)過精密控制同步的光延遲線,由透鏡L2聚焦,再經(jīng)M2反射到氖氣靶上。最終,XUV阿秒脈沖和NIR飛秒脈沖在氖氣靶上實(shí)現(xiàn)空間和時間上的重合。此外,本文采用鎖定輔助532 nm激光干涉條紋的方法來實(shí)現(xiàn)兩光束的同步鎖定和延時掃描,使得同步穩(wěn)定精度<20 as(均方根)。阿秒條紋相機(jī)的光電子探測部分是本實(shí)驗(yàn)自研的一套飛行時間譜儀,采用了磁瓶式結(jié)構(gòu),能夠有效收集更多的光電子。阿秒條紋相機(jī)的結(jié)構(gòu)如圖1所示,一個錐形的永磁體用于提高錐尖處的磁場強(qiáng)度(磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.8 T),XUV阿秒脈沖作用在氣體靶上產(chǎn)生光電子,這些光電子將在強(qiáng)磁場的偏轉(zhuǎn)作用下進(jìn)入飛行管,其飛行距離為2 m。飛行管上的通電線圈可產(chǎn)生約8 mT的弱磁場,使電子運(yùn)動到達(dá)微通道板MCP。為屏蔽地磁場的影響,在電子飛行管外加上了隔磁合金材料屏蔽層。將飛行時間譜儀設(shè)計成壓差式結(jié)構(gòu),光電子產(chǎn)生腔室的真空度較低(10-3 Pa),而電子飛行管內(nèi)的真空度為10-5 Pa。實(shí)驗(yàn)中,光電子采集系統(tǒng)主要由MCP和時間數(shù)字轉(zhuǎn)換器TDC組成,其時間分辨率為150 ps,因此飛行時間譜儀在100 eV處的理論光電子能譜分辨率小于0.1 eV。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]共振增強(qiáng)單色高次諧波產(chǎn)生[J]. 汪麗,薛金星,曾志男,李儒新,徐志展.  中國激光. 2019(10)
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本文編號：3020231