Progrès en technologie de source de lumière ultraviolette extrême

Progrès en ultraviolet extrêmeTechnologie de la source lumineuse

Ces dernières années, des sources harmoniques élevées ultraviolets extrêmes ont attiré une large attention dans le domaine de la dynamique des électrons en raison de leur forte cohérence, de leur forte durée d'impulsion et de leur énergie photonique élevée, et ont été utilisées dans diverses études spectrales et d'imagerie. Avec l'avancement de la technologie, cesource légèrese développe vers une fréquence de répétition plus élevée, un flux de photons plus élevé, une énergie de photons plus élevée et une largeur d'impulsion plus courte. Cette avance optimise non seulement la résolution de mesure des sources de lumière ultraviolette extrêmes, mais offre également de nouvelles possibilités pour les futures tendances de développement technologique. Par conséquent, l'étude approfondie et la compréhension de la fréquence de répétition élevée de la source de lumière ultraviolette extrême sont d'une grande importance pour la maîtrise et l'application de la technologie de pointe.

Pour les mesures de spectroscopie électronique sur des échelles temporelles féminiques et attosecondes, le nombre d'événements mesurés dans un seul faisceau est souvent insuffisant, ce qui rend les sources d'éclairage à faible référence insuffisantes pour obtenir des statistiques fiables. Dans le même temps, la source lumineuse avec un faible flux de photons réduira le rapport signal / bruit de l'imagerie microscopique pendant le temps d'exposition limité. Grâce à une exploration continue et à des expériences, les chercheurs ont apporté de nombreuses améliorations dans l'optimisation du rendement et la conception de la transmission de la fréquence de répétition élevée à une lumière ultraviolette extrême. La technologie avancée d'analyse spectrale combinée à la fréquence de répétition élevée de la source de lumière ultraviolette extrême a été utilisée pour obtenir la mesure de haute précision de la structure du matériau et du processus dynamique électronique.

Les applications de sources d'éclairage ultraviolet extrêmes, telles que les mesures de spectroscopie électronique résolue angulaire (ARPES), nécessitent un faisceau de lumière ultraviolette extrême pour éclairer l'échantillon. Les électrons à la surface de l'échantillon sont excités à l'état continu par la lumière ultraviolette extrême, et l'énergie cinétique et l'angle d'émission des photoélectrons contiennent les informations de structure de bande de l'échantillon. L'analyseur d'électrons avec la fonction de résolution d'angle reçoit les photoélectrons rayonnés et obtient la structure de la bande près de la bande de valence de l'échantillon. Pour une faible fréquence de répétition, une source de lumière ultraviolette extrême, car son impulsion unique contient un grand nombre de photons, il excitera un grand nombre de photoélectrons sur la surface de l'échantillon en peu de temps, et l'interaction Coulomb produira un élargissement sérieux de la distribution de l'énergie cinétique photoélectronique, qui est appelée effect de la charge d'espace. Afin de réduire l'influence de l'effet de charge de l'espace, il est nécessaire de réduire les photoélectrons contenus dans chaque impulsion tout en maintenant le flux de photons constant, il est donc nécessaire de conduire lelaseravec une fréquence de répétition élevée pour produire la source de lumière ultraviolette extrême avec une fréquence de répétition élevée.

Resonance Enhanced Cavity Technology réalise la génération d'harmoniques de haut niveau à la fréquence de répétition MHz
Afin d'obtenir une source de lumière ultraviolette extrême avec un taux de répétition allant jusqu'à 60 MHz, l'équipe de Jones de l'Université de la Colombie-Britannique au Royaume-Uni a effectué une génération harmonique de haut ordre dans une cavité d'amélioration de résonance fémtoseconde (FSEC) pour réaliser une source d'électron ultraviolette extrêmement ultraviolette (TR-ARPLIET APPLIQUÉE ANGULLEMENT (TRO-ARROSOPOSIPE RÉSOLUVÉE. La source de lumière est capable de fournir un flux de photons de plus de 1011 nombres de photons par seconde avec une seule harmonique à un taux de répétition de 60 MHz dans la plage d'énergie de 8 à 40 eV. Ils ont utilisé un système laser à fibre dopé à Ytterbium comme source de graines pour FSEC, et contrôlé les caractéristiques d'impulsion grâce à une conception de système laser personnalisé pour minimiser le bruit de fréquence de décalage d'enveloppe de porte-enveloppe (FCEO) et maintenir de bonnes caractéristiques de compression d'impulsion à l'extrémité de la chaîne de l'amplificateur. Pour obtenir une amélioration de la résonance stable au sein de la FSEC, ils utilisent trois boucles de contrôle du servo pour le contrôle de rétroaction, ce qui entraîne une stabilisation active à deux degrés de liberté: le temps aller-retour du cyclisme d'impulsion au sein du FSEC correspond à la période d'impulsion laser, et le décalage de phase de la phase de champ électrique par rapport à la mise en œuvre de la pulsation (ie, en phase d'everolope phase, ϕceo).

En utilisant le gaz de Krypton comme gaz de travail, l'équipe de recherche a réalisé la production d'harmoniques d'ordre supérieur dans la FSEC. Ils ont effectué des mesures de TR-Arpes du graphite et ont observé une thermiation rapide et une recombinaison lente ultérieure des populations d'électrons non excitées non thermalement, ainsi que la dynamique des états non excités non thermiquement directement excités près du niveau de Fermi supérieur à 0,6 eV. Cette source lumineuse fournit un outil important pour étudier la structure électronique des matériaux complexes. Cependant, la génération d'harmoniques d'ordre élevé dans la FSEC a des exigences très élevées pour la réflectivité, la compensation de dispersion, l'ajustement fin de la longueur de la cavité et le verrouillage de synchronisation, ce qui affectera considérablement le multiple d'amélioration de la cavité améliorée par résonance. Dans le même temps, la réponse en phase non linéaire du plasma au point focal de la cavité est également un défi. Par conséquent, à l'heure actuelle, ce type de source de lumière n'est pas devenu l'ultraviolet extrême traditionnelSource lumineuse harmonique élevée.