Hochfrequente extreme ultraviolette Lichtquelle
Durch Nachkompressionstechniken in Kombination mit Zweifarbenfeldern wird eine extrem ultraviolette Lichtquelle mit hohem Lichtstrom erzeugt.
Für Tr-ARPES-Anwendungen sind die Reduzierung der Wellenlänge des Anregungslichts und die Erhöhung der Gasionisationswahrscheinlichkeit effektive Mittel zur Erzielung hoher Flussdichten und hoher Harmonischer. Bei der Erzeugung hoher Harmonischer mit hoher Wiederholfrequenz im Einzeldurchgangsverfahren wird üblicherweise die Frequenzverdopplung oder -verdreifachung eingesetzt, um die Produktionseffizienz zu steigern. Mithilfe der Nachpulskompression lässt sich die für die Erzeugung hoher Harmonischer erforderliche Spitzenleistungsdichte mit kürzeren Anregungspulsen leichter erreichen, wodurch eine höhere Produktionseffizienz als mit längeren Anregungspulsen erzielt werden kann.
Ein Doppelgittermonochromator erzielt eine Vorwärtsneigungskompensation des Pulses.
Die Verwendung eines einzelnen diffraktiven Elements in einem Monochromator führt zu einer Änderung inoptischDie radiale Ablenkung des Strahls eines ultrakurzen Pulses, auch als Pulsvorwärtsneigung bekannt, führt zu einer Zeitdehnung. Die gesamte Zeitdifferenz für einen Beugungsfleck mit der Beugungswellenlänge λ in der Beugungsordnung m beträgt Nmλ, wobei N die Gesamtzahl der beleuchteten Gitterlinien ist. Durch Hinzufügen eines zweiten Beugungselements lässt sich die geneigte Pulsfront wiederherstellen und ein Monochromator mit Zeitverzögerungskompensation realisieren. Durch Anpassen des optischen Pfades zwischen den beiden Monochromatorkomponenten kann der Gitterpulsformer so angepasst werden, dass er die inhärente Dispersion von Strahlung höherer Harmonischer präzise kompensiert. Mithilfe eines solchen Designs zur Zeitverzögerungskompensation demonstrierten Lucchini et al. die Möglichkeit, ultrakurze monochromatische extreme Ultraviolettpulse mit einer Pulsbreite von 5 fs zu erzeugen und zu charakterisieren.
Dem Forschungsteam von Csizmadia an der ELE-Alps-Anlage der European Extreme Light Facility gelang die Spektrum- und Pulsmodulation von extrem ultraviolettem Licht mithilfe eines Monochromators mit Doppelgitter-Zeitverzögerungskompensation in einer Strahlführung mit hoher Wiederholfrequenz und hohen Harmonischen. Höhere Harmonische wurden durch Ansteuerung erzeugt.LaserMit einer Wiederholrate von 100 kHz wurde eine extreme Ultraviolett-Pulsbreite von 4 fs erreicht. Diese Arbeit eröffnet neue Möglichkeiten für zeitaufgelöste Experimente zur In-situ-Detektion in der ELI-ALPS-Anlage.
Extrem-Ultraviolett-Lichtquellen mit hoher Repetitionsfrequenz finden breite Anwendung in der Erforschung der Elektronendynamik und bieten vielversprechende Perspektiven in der Attosekundenspektroskopie und der Mikroskopie. Mit dem kontinuierlichen Fortschritt von Wissenschaft und Technik entwickelt sich die Anwendung von extrem-ultraviolettem Licht mit hoher Repetitionsfrequenz stetig weiter.LichtquelleDie Forschung schreitet in Richtung höherer Repetitionsfrequenzen, höherer Photonenflüsse, höherer Photonenenergien und kürzerer Pulsdauern voran. Zukünftige Forschungen an extrem ultravioletten Lichtquellen mit hoher Repetitionsfrequenz werden deren Anwendung in der Elektronendynamik und anderen Forschungsbereichen weiter fördern. Gleichzeitig werden die Optimierung und Steuerungstechnik extrem ultravioletter Lichtquellen mit hoher Repetitionsfrequenz sowie deren Anwendung in experimentellen Techniken wie der winkelaufgelösten Photoelektronenspektroskopie im Fokus zukünftiger Forschung stehen. Darüber hinaus wird erwartet, dass die zeitaufgelöste Attosekunden-Transientenabsorptionsspektroskopie und die Echtzeit-Mikroskopie auf Basis extrem ultravioletter Lichtquellen mit hoher Repetitionsfrequenz weiterentwickelt und angewendet werden, um zukünftig hochpräzise, attosekunden-zeitaufgelöste und nanoraumaufgelöste Bildgebung zu ermöglichen.
Veröffentlichungsdatum: 30. April 2024