Rekordowa wydajność źródeł światła dla skrajnego ultrafioletu
Rozdzielczość czasowa stanowi klucz do badań dynamiki elektronów w czasie rzeczywistym. Pojawienie się laserów o ultrakrótkim impulsie po raz pierwszy umożliwiło naukowcom zajmującym się ultraszybkimi laserami uchwycenie momentów w czasie podczas badania i kontrolowania złożonych procesów zachodzących w naturze w skali attosekundowej. Jedną z metod wytwarzania attosekundowych impulsów światła jest skupienie ekstremalnie silnego lasera impulsowego na zespole atomów gazu szlachetnego. Pod wpływem silnego pola elektrycznego wiązki światła wysokiej harmonicznej wolne elektrony i jony macierzyste zderzają się i ponownie łączą, generując attosekundowe błyski, które mogą znajdować się w zakresie EUV. Chociaż generowanie wysokich harmonicznych (HHG) zapewnia spójne źródło promieniowania EUV, do uzyskania szczytowych natężeń niezbędnych do jonizacji docelowego gazu wykorzystywano dotąd wzmocnione układy laserowe o wysokiej energii i niskiej powtarzalności. Niska sprawność przekształcania uzyskiwana w procesie w połączeniu z niską powtarzalnością uzyskiwaną dla wzmacniacza skutkowała niskimi średnimi mocami wytwarzania EUV. W ramach projektu PECS (Powerful and efficient EUV coherent light sources) naukowcom udało się osiągnąć radykalną poprawę sprawności przekształcania mocy średniej, przy jednoczesnym zmniejszeniu kosztu i rozmiaru układu. W początkowej fazie badań zespół pracował nad projektem włókien o dużej powierzchni modu, przeprowadzając doświadczenia weryfikujące dla spójnych impulsów femtosekundowych i przygotowując komorę wysokich harmonicznych odpowiednią dla średnich mocy przekraczających 100 µW. Następnie naukowcy skupili się przede wszystkim na zrozumieniu niestabilności modów we wzmacniaczach światłowodowych o wysokiej mocy, przestrzennie rozdzielonego wzmacniania ultrakrótkich impulsów laserowych i wytwarzania EUV w skali attosekundowej. Uzyskano również nową wiedzę na temat oddziaływań pomiędzy laserem o dużej mocy średniej a wzmacniaczami parametrycznymi. Na podstawie badań teoretycznych i prac doświadczalnych członkowie projektu ogłosili powstanie najsilniejszego na świecie optycznego systemu parametrycznego wzmacniania impulsu zwężonego. Ten wyjątkowy system radykalnie zwiększył sprawność HHG, umożliwiając generowanie przestrzennie rozdzielonych impulsów z szybkością powtarzania aż do 1 MHz. Ta wielkość jest co najmniej 200 wyższa od wielkości opisanych w literaturze. Idealne spójne źródło światła o dużej intensywności będące rezultatem projektu PECS ma ogromne znaczenie dla zastosowań EUV w zakresie wyjaśnienia fizycznych, chemicznych i biologicznych procesów, które są z natury dynamiczne.
Słowa kluczowe
Źródła światła, skrajny ultrafiolet, lasery o ultrakrótkim impulsie, generowanie wysokich harmonicznych, PECS
