Technologie d'échantillonnage du domaine de temps d'impulsion laser ultra-terrasse
Depuis la génération d'impulsions ultrassement, elles ont été un outil de recherche important dans de nombreux domaines de recherche scientifique, tels que la spectroscopie ultra-rapide, la science attoseconde, la génération THz, etc., et l'acquisition précise des impulsions laser ultra-terrasses est la mise en valeur de la génération et de l'application des impulsions ultra-terne.
Les méthodes de mesure traditionnelles telles que les photodiodes et les mesures d'autocorrélation ne peuvent mesurer que l'enveloppe de l'impulsion, mais ne peuvent pas obtenir les informations de phase de l'impulsion. Afin de résoudre ce problème, une variété de techniques de mesure des impulsions ultra-termes ont évolué, comme la déclenchement optique résolue en fréquence (grenouille) et le balayage de dispersion (D-SCAN). Ces méthodes sont des méthodes indirectes qui reposent sur des algorithmes de reconstruction. Par rapport aux méthodes de mesure indirectes, les méthodes de mesure directes utilisent des portes de temps ultra-rapides pour échantillonner directement les impulsions ultrassement dans le domaine temporel. Par conséquent, pour les méthodes de mesure directe, le noyau réside dans la façon d'obtenir des portes temporelles ultra-rapides. À l'heure actuelle, il existe de nombreuses façons de former des portes de temps ultrapochants, telles que l'utilisation directe d'impulsions attosecondes, en utilisant l'ionisation par tunneling, la technologie d'échantillonnage de photoconductivité non linéaire, etc. Ces méthodes nécessitent des systèmes d'aspirateurs ou nécessitent une mesure précise des photocourants.
Technologie d'échantillonnage du domaine du temps d'impulsion basée sur la perturbation du processus de mélange de quatre ondes de surface solide
Récemment, le centre de recherche sur les sciences et technologies Attoseconde du Xi'an Institute of Optics and Precision Mechanics a proposé une nouvelle technologie d'échantillonnage du domaine temporel pour les impulsions laser ultra-terrasse. Cette technologie de mesure est basée sur l'effet optique non linéaire du troisième ordre, et obtient des portes de temps et des échantillons ultra-rapides dans le domaine temporel en perturbant le processus de mélange de quatre ondes de surface solide. Le dispositif d'échantillonnage du domaine temporel d'impulsion ultra-terrasse est illustré à la figure 1. Premièrement, l'impulsion ultra-terrasse est divisée en deux impulsions laser, à savoir l'impulsion de lumière de fréquence fondamentale et l'impulsion de lumière de perturbation, par masque1, et le retard relatif τ entre les deux est contrôlé par un miroir en forme de D Ensuite, un réflecteur concave est utilisé pour concentrer les deux sur la surface avant de la tranche de quartz fusionné. Enfin, Mask2 est utilisé pour bloquer l'impulsion de lumière de fréquence fondamentale réfléchie et une impulsion de lumière de perturbation, et une lentille est utilisée pour concentrer le signal modulé de mélange à quatre ondes réfléchi généré dans la tête de fibre optique du spectromètre.
Tout d'abord, le dispositif expérimental a été utilisé pour mesurer des impulsions ultrassement avec une longueur d'onde centrale de 800 nm et une largeur d'impulsion d'environ 30 fs générées par un système laser Ti: Sapphire. La figure 2 (a) montre la forme d'onde du signal de modulation de mélange à quatre ondes réfléchi mesuré après filtrage. Le spectre et la phase correspondants du domaine de fréquence sont illustrés à la figure 2 (b). On peut voir que la phase est plate à ce moment, presque une ligne horizontale. Ensuite, en changeant la dispersion de l'impulsion de lumière de perturbation, l'impulsion de lumière de perturbation sous différents gazouillis a été mesurée. Les résultats de la mesure sont présentés sur les figures 2 (c) - (f). Les figures 2 (c) et 2 (d) correspondent à des impulsions laser CHIRP positives, et les figures 2 (e) et 2 (f) correspondent à des impulsions de CHIRP négatives.
Afin de vérifier la fiabilité de la technologie d'échantillonnage du domaine de temps d'impulsion ultrads, la grenouille a été utilisée pour comparer les impulsions ultrassement. On peut voir sur les figures 2 (b), 2 (d) et 2 (f) que les résultats obtenus par la grenouille et la technologie d'échantillonnage du domaine temporel sont en bon accord. Par la suite, des impulsions ultracoles avec une longueur d'onde centrale de 1700 nm et une largeur d'impulsion d'environ 50 fs ont été mesurées avec succès en utilisant cette configuration expérimentale et cette grenouille.
Étant donné que le processus d'échantillonnage se produit sur la surface solide, la condition de correspondance de phase peut être automatiquement satisfaite, de sorte que cette technologie de mesure convient pour mesurer les impulsions à cycle à cycle ou même à cycle. Par la suite, un système de post-compression à tranches multiples a été construit sur la base du système laser Ti: Sapphire, et une impulsion à quelques cycles avec une longueur d'onde centrale de 800 nm et une limite de conversion d'environ 3,4 cycles (environ 9 fs) ont été obtenues. Après avoir optimisé la dispersion de l'impulsion laser après élargissement et filtrage spectral, la forme d'onde du signal de modulation de mélange à quatre ondes réfléchi est illustrée à la figure 3 (a), et sa largeur d'impulsion est d'environ 12 fs. Son spectre et sa phase correspondants sont illustrés à la figure 3 (b).
Les résultats de mesure ci-dessus montrent que la technologie d'échantillonnage du domaine de temps d'impulsion ultra-terrasse est adaptée pour caractériser les impulsions laser à cycle court et à cycle à quelques cycles. À l'heure actuelle, la longueur d'onde applicable basée sur les détecteurs basés sur le silicium et Ingaas existants est 200-2600 nm. Pour les impulsions laser avec une longueur d'onde dépassant 2600 nm, les détecteurs traditionnels ne peuvent pas détecter directement les signaux de mélange à quatre ondes. Afin d'étendre davantage la portée de l'application de cette technologie de mesure, l'effet de fréquence triple sera utilisé à l'avenir pour mesurer indirectement les impulsions laser avec une plage de longueur d'onde de 2600-7800 nm.
Le centre de recherche sur les sciences et technologies Attoseconde de l'Institut Xi'an des mécanismes d'optique et de précision a été créé en mai 2021, dirigé par les chercheurs Zhao Wei et Fu Yuxi. Le centre de recherche se concentre sur la science et la technologie attosecondes et mène des recherches sur la technologie laser avancée de haute puissance, le laser fémtoseconde à mi-infrarouge, le laser à quelques cycles, l'imagination ultra-rapide, la dynamique ultra-déont Mais préside également un certain nombre de grands projets de recherche scientifique nationaux et provinciaux, notamment un certain nombre de Fondations nationales des sciences naturelles, des plans de R&D clés du ministère des Sciences et de la Technologie, pré-recherche des principales infrastructures scientifiques et technologiques de l'Académie chinoise des sciences, de l'équipe de recherche scientifique de Shaanxi Natural Science, Shaanxi Attoseconde Science and Technology Innovation Team et d'autres projets de recherche scientifique. Ces dernières années, le centre de recherche sur les sciences et les technologies attoseconde a surmonté les principaux processus et technologies de lasers à couches minces de haute puissance, atteint 1 kHz, 200 mJ de production laser picoseconde et a fourni des technologies et appareils principaux de laser à laser d'attoseconde. proposé et démontré une méthode de mesure directe du champ laser dans le domaine temporel; et a percé les principales difficultés de l'imagerie de diffraction résolue au temps attoseconde. Le centre de recherche sur les sciences et la technologie attoseconde est motivé par la science et la technologie attosecondes, mène des recherches scientifiques ultra-rapides représentées par une technologie laser ultra-rapide avancée et une détection de dynamique ultra-rapide, et s'engage à construire un highland de renommée internationale pour les sciences ultra-rapides et la recherche technologique.
