[實用新型]一種極紫外阿秒脈沖脈寬度量裝置

有效

• 申請號: 201320434203.2
• 申請日: 2013-07-19
• 公開（公告）號: CN203364982U
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發明（設計）人: 王超;趙衛;田進壽;王興;白永林
• 申請（專利權）人: 中國科學院西安光學精密機械研究所
• 主分類號: G01J11/00
• 分類號: G01J11/00
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司 61211
• 代理人: 楊引雪

技術領域

本實用新型屬于光學領域，涉及一種超快診斷技術，具體涉及一種極紫外阿秒脈沖脈寬度量裝置。

背景技術

超快現象（持續時間小于1μs）廣泛地出現在自然界或相關科學技術研究中。例如，植物的光合作用過程、光材料中的光激發態馳豫過程、化學反應的分子動力學過程、生物材料熒光發射、強光與物質相互作用物理過程等時間尺度多在皮秒至飛秒量級，甚至于阿秒量級范圍內。因此超快現象研究對材料、生物、光物理、光化學等自然科學研究的發展，以及激光技術、強光物理、高能物理等技術領域的進步都具有巨大的推動作用和重要的現實意義。可以想象，人類在瞬態超快領域認識層面上的不斷深入必須同時也正是建立在技術科學能夠提供相應的實驗手段和技術設備的基礎上的。因此可以說，技術科學領域超快診斷相關技術設備和實驗手段的更新進步直接導致了人類對微觀世界認識的深入。

對于阿秒脈沖群以及單阿秒脈沖而言，對其的表征無疑是對現有成熟的超短脈沖表征方法的挑戰。這其中除了其超短的時間量度以及由此所決定的極寬的光譜范圍，更重要的是，其光譜大多處于在極紫外甚至軟X射線光譜波段范圍。由于在這個波段目前尚沒有有效的非線性介質，因而常用的基于非線性光學效應的脈沖測量方法，如FROG（Frequency-Resolved?Optical?Gating）等已經不再適用。而對于常用的表征其脈沖脈寬大于背景激光場周期的X射線脈沖的方法，也由于待測X射線脈沖阿秒量級的脈寬而使得這種方法不能被直接推廣到阿秒量級脈沖的表征。在探索阿秒脈沖表征方法的過程中，人們也曾經嘗試使用傳統的變像管條紋相機技術，但由于此技術存在著由其工作原理所決定的時間分辨率提高方面的瓶頸，因而這種想法也最終歸于失敗。

實用新型內容

為了解決背景技術中所存在的技術問題，本實用新型提出了一種極紫外阿秒脈沖脈寬度量裝置。

本實用新型的技術方案是：

一種極紫外阿秒脈沖脈寬度量裝置，其特殊之處在于：包括載波包絡相位鎖定的疏周期超強近紅外飛秒脈沖、極紫外單阿秒脈沖、分束鏡、第一寬帶全反鏡、過濾單元、中空分束鏡、光程控制單元、第二寬帶全反鏡、復合聚焦透鏡、目標靶及光電子能譜探測分析系統；

上述分束鏡設置在載波包絡相位鎖定的疏周期超強近紅外飛秒脈沖的后方，其分出的一路紅外飛秒脈沖進入光程控制單元后通過第二全反鏡與另一路脈沖在中空分束鏡匯合，其分出的另一路紅外飛秒脈沖經過第一寬帶全反鏡后進入極紫外單阿秒脈沖產生及近紅外光過濾單元，過濾后的極紫外單阿秒脈沖通過中空分束鏡與分出的另一路脈沖匯合，并通過復合聚焦透鏡進入目標靶及探測分析系統。

本實用新型的優點是：

1.本實用新型基于全新的時域至能量域映射技術，因而可以測量阿秒量級脈寬的超短脈沖。

2.本實用新型所述裝置具有雙重功能，不僅可以用來測量阿秒脈沖，而且亦可同時用于阿秒脈沖的應用研究。

附圖說明

圖1為本實用新型流程圖；

圖2為目標靶原子的雙色場電離過程；

圖3為雙色場電離過程中探測場對某一時刻電離的光電子的速度調制；

其中，1-載波包絡相位鎖定的疏周期超強近紅外飛秒脈沖；2-極紫外單阿秒脈沖、3-分束鏡、4-第一寬帶全反鏡、5-極紫外單阿秒脈沖產生及近紅外光過濾模塊、6-中空分束鏡、7-光程控制模塊、8-第二寬帶全反鏡、9-復合聚焦透鏡、10-目標靶及光電子能譜探測分析系統。

具體實施方式

參見圖1-3，本實用新型的技術裝置為如圖1所示的基于馬赫-曾德干涉儀結構的泵浦探測式構型（這是物理學中的公知結構）。載波包絡相位鎖定的疏周期超強近紅外飛秒光脈沖作為整個系統的驅動光源，此脈沖光源在干涉儀的一個臂中通過強場高階諧波過程產生極紫外單阿秒脈沖；其后，單阿秒脈沖和來自干涉儀另一臂中的近紅外脈沖同時在真空系統中共線傳播，在目標介質處分別作為泵浦光和探測光同時與介質原子發生雙色場電離過程。極紫外阿秒光脈沖通過單光子電離而電離目標靶原子，在沒有能級之間共振躍遷的條件下，此電離過程將產生一與待測阿秒光脈沖時間寬度一樣的電子脈沖，這個過程可以認為是瞬時的。電離出的光電子具有一定初始能量分布，電離光電子即刻受到探測場的調制作用而具有一定的能量分布，根據泵浦光和探測光在強度和頻率上的差異，此光電子脈沖動量或者能量的改變僅與光電子產生時刻的探測場有關，也即此能量調制幅度反應了光電子電離的時間信息，這樣的依賴關系使得能夠根據不同時刻電離電子的二維能譜分布推出待測阿秒脈沖的包絡，也即其脈沖寬度。目標靶處的雙色場電離過程如圖2所示。