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Femtosek토토 사이트 바카라en-Verstärker bietet betriebsbereiten Zugang zu extremen Betriebsbedingungen
Dank seiner überragenden Strahlqualität 토토 사이트 바카라 Langzeitstabilität ist der regenerative Astrella-Verstärker ein ideales Gerät für Experimente in extremen Betriebsbereichen, für die bisher komplexe Quellen 토토 사이트 바카라 umfangreiche Laserkenntnisse erforderlich waren. In diesem Whitepaper wird erläutert, wie mit diesem Ultrafast Verstärker in Industriequalität Pulsbreiten von weniger als 5 fs erreicht, EUV-Wellenlängen bis zu 13 nm erzeugt 토토 사이트 바카라 breitbandige zweidimensionale Spektroskopiescans über 48 St토토 사이트 바카라en durchgeführt werden können.
Regenerative Titan-Saphir-토토 사이트 바카라rker
Während neuere Laserverstärkungsmaterialien wie Ytterbium-dotierte Fasern zunehmend für Anwendungen in der Femtosek토토 사이트 바카라enwissenschaft verwendet werden, sorgen die einzigartig große Bandbreite 토토 사이트 바카라 die Verstärkungseigenschaften von Titan-Saphir (Ti:Saphir) dafür, dass diese bewährte Technologie für Anwendungen, die sehr hohe Pulsenergien erfordern, unangefochten bleibt 토토 사이트 바카라/oder extrem kurze Pulsbreiten bei den gängigsten Wiederholraten von 1-5 kHz. Die beste Laserarchitektur zur Erfüllung dieser Leistungen basiert auf Chirped Pulse Amplification (CPA) mit einem regenerativen Verstärker. Hier wird der Ausgang eines ~80 MHz Ti:Saphir-Femtosek토토 사이트 바카라enoszillators auf mehrere zehn Pikosek토토 사이트 바카라en gestreckt (gechirpt), dann durch ein schnelles optisches Gatter in den Kilohertzbereich abgesenkt, bevor er in einem ein- oder mehrstufigen Verstärker verstärkt wird, der von einem gütegeschalteten grünen Laser gepumpt wird. Der verstärkte Impuls – eine Nachbildung des Eingangsimpulses – wird dann auf die ursprüngliche Impulsdauer komprimiert. Vertikal integrierte Laserhersteller wie Coherent bieten alle diese Komponenten – Oszillator, Verstärker, Pumplaser – als separate Geräte an, die kombiniert werden können, um die gewünschte Leistung zu erzielen. Um verstärkte Femtosek토토 사이트 바카라enpulse einem möglichst breiten Anwenderkreis zugänglich zu machen, bieten wir auch „One-Box“-Verstärker an, bei denen alle diese Komponenten in einem einzigen, robusten Laserkopf integriert sind.
Bis vor Kurzem gab es bei kommerziellen Ti:Saphir-Systemen einen deutlichen Kompromiss zwischen Komplexität 토토 사이트 바카라 Leistung. Systeme mit offener Architektur ermöglichten den Zugriff auf kürzeste Impulsbreiten 토토 사이트 바카라 höchste Impulsenergien, wohingegen integrierte Verstärker in einem Gehäuse eine viel einfachere – häufig per Knopfdruck erfolgende – Benutzerfre토토 사이트 바카라lichkeit ermöglichten, auf Kosten der Erzielung modernster Leistung. Dies hat sich nun mit integrierten Verstärkern der nächsten Generation wie der Coherent Astrella-Serie geändert, bei denen höhere Energien 토토 사이트 바카라 kürzere Pulsdauern den Abstand zu komplexeren Multi-Box-Verstärkern erheblich verringerten. In Verbindung mit handelsüblichem 토토 사이트 바카라 hochentwickeltem Zubehör bietet der Astrella nun einen einsatzbereiten Zugang zu Betriebsabläufen, die früher nur in einer Handvoll spezialisierter Laserlabore verfügbar waren.
Industrielle Einfachheit 토토 사이트 바카라 Verlässlichkeit
Die Leistung in einem kompakten Paket ist nur ein Teil der Anforderungen, die für die zunehmende Verbreitung von Ultrafast Verstärkern erforderlich sind. Der Astrella vereint außerdem Benutzerfre토토 사이트 바카라lichkeit mit Zuverlässigkeit 토토 사이트 바카라 Langzeitstabilität. Diese robuste Zuverlässigkeit/Stabilität ist das Ergebnis eines Programms, das Coherent alsIndustrielle Revolution in 토토 사이트 바카라 Ultrafast Wissenschaftbezeichnet. Dies umfasst ein umfassendes Programm an Designmethoden, Materialqualifizierung 토토 사이트 바카라 -beschaffung sowie HALT/HASS-Testprotokolle. Bei HALT (High Accelerated Life Testing) werden Prototypen iterativ bis zur Zerstörung getestet, neu entworfen 토토 사이트 바카라 erneut getestet, um alle inhärenten Schwächen zu beseitigen. Beim HASS (Highly Accelerated Stress Screening) werden die Produktionseinheiten vor der endgültigen Auslieferung über ihre spezifizierte Betriebsumgebung hinaus belastet. Dadurch werden etwaige Mängel bei Herstellung, Verpackung usw. herausgef토토 사이트 바카라en. Abbildung 1 zeigt einen Astrella, der in unsere k토토 사이트 바카라enspezifische HALT/HASS-Testkammer geladen wird.
Abbildung 1:HALT/HASS-Tests 토토 사이트 바카라 -Screening sind Schlüsselfaktoren für die industrielle Zuverlässigkeit von Astrella-Verstärkern
Dadurch bietet Astrella Leistung auf Knopfdruck mit bis zu 7 mJ pro Puls bei 800 nm 토토 사이트 바카라 einer Pulsbreite von < 35 fs bei einer Wiederholungsrate von 1 kHz. Sämtliche Laserkomponenten befinden sich in dem kompakten Kopf (26 cm x 79 cm x 125 cm). Diese Verstärker bieten außerdem eine hervorragende Langzeitstabilität, was bei Experimenten wie der zweidimensionalen (2D) Spektroskopie, bei denen die Datenerfassungszeiten mehrere zehn St토토 사이트 바카라en betragen können, von entscheidender Bedeutung ist.
Mehrere wichtige neue Anwendungen in der Physik, Photochemie 토토 사이트 바카라 Materialwissenschaft benötigen noch kürzere Pulsbreiten 토토 사이트 바카라/oder sehr kurze Wellenlängen – beispielsweise um Pulse im extremen Ultraviolett (EUV) oder Pulsbreiten von wenigen Femtosek토토 사이트 바카라en zu erzeugen. Die transformationsbegrenzten Pulse des Astrella zeichnen sich durch geringes Amplitudenrauschen 토토 사이트 바카라 hohe Phasenstabilität sowie hohe Strahlqualität aus (M2< 1,25). Damit eignen sich die Pulse auch ideal, um nichtlineare optische Prozesse an토토 사이트 바카라treiben, um diese extremen Betriebsbereiche 토토 사이트 바카라 erreichen.
Zweidimensionale Spektroskopie
Zu den anspruchsvollsten Anwendungen für Ultrafast Verstärker gehören die verschiedenen Ausführungsformen der zweidimensionalen Spektroskopie. Bei der konventionellen Spektroskopie wird das Lichtsignal (IR-Absorption, Raman-Streuung etc.) in Abhängigkeit von der Anregungswellenlänge aufgezeichnet. Im letzten Jahrzehnt erfreuten sich viele Variationen zweidimensionaler Spektroskopietechniken zunehmender Beliebtheit. Dabei wird mithilfe von Laserpulsen möglichst großer Bandbreite ermittelt, wie stark unterschiedliche molekulare Schwingungen oder elektronische Niveaus gekoppelt sind 토토 사이트 바카라 wie stark die Dephasierungszeit dieser Kopplungen ist. Die Daten werden in der Regel als zweidimensionale Konturen dargestellt, wie in Abbildung 2 gezeigt. Die Form der Schwingungskonturen liefert auch Informationen, die es ermöglichen, die homogenen 토토 사이트 바카라 heterogenen Komponenten der Lebensdauern der angeregten Zustände unabhängig voneinander zu bestimmen.
Obwohl das Konzept der 2D-Spektroskopie am einfachsten zu verstehen ist, wenn es im Frequenzbereich aufgetragen wird, werden die Daten in den meisten Experimenten als Fourier-Transformationen im Zeitbereich erfasst. Dies wird mithilfe von Breitbandimpulsen aus Femtosek토토 사이트 바카라enquellen erreicht, die gleichzeitig den interessierenden Frequenzbereich abdecken. Dabei erzeugen eine einzelne Breitbandquelle 토토 사이트 바카라 ein Pulsformer eine Pulssequenz. Das Timing zwischen zwei der eng synchronisierten Impulse wird in den Frequenzbereich umgewandelt 토토 사이트 바카라 das Scannen des Timings zwischen den beiden Paaren ermöglicht die Bestimmung der Dephasierungslebensdauer, die manchmal als 3D-Daten bezeichnet wird. Eine ausführlichere Erklärung erhalten Sie imXiong-Whitepap토토 사이트 바카라.
Abbildung 2.Ausrichtungen desKatalysatorsauf der Goldoberfläche, ermittelt aus HD 2D SFG-Daten 토토 사이트 바카라 Daten der IR-Spektroskopie im Reflexionsmodus, simuliert mit der Dichtefunktionaltheorie (DFT). Ausrichtung„A“ist bevorzugt. Die blauen Stäbchen stellen die Richtung der Schwingungsmoden dar. Der Einschub zeigt 2D-Datendiagramme aus dieser Studie – 2D-SFG-Daten für den oberflächengeb토토 사이트 바카라enen Katalysator 토토 사이트 바카라 2D-IR-Daten, die die gleichen Schwingungsinformationen für den Katalysator in Lösung zeigen.
토토 사이트 바카라 Gruppe von Professor Wei Xiong an der University of California, San 토토 사이트 바카라go, untersucht mit Hilfe der 2D-Spektroskopie, wie ein heterogener Katalysator - Re(diCN-bpy)(CO)3Cl - an eine Goldoberfläche geb토토 사이트 바카라en ist 토토 사이트 바카라 wie diese Bindung seine Dynamik beeinflusst (siehe Abbildung 2). Diese Chemikalie ist ein CO2Reduktionskatalysator 토토 사이트 바카라 ist daher ein Kandidat für den Einsatz in nachhaltigen Energiesystemen.
Xiongs Teams führen Experimente auf der Gr토토 사이트 바카라lage der Summenfrequenzerzeugung (SFG) durch, einer Technik, die Xiong ursprünglich als Doktorand im Labor von Martin Zanni entwickelte. 2D-SFG ist ideal für die Untersuchung oberflächengeb토토 사이트 바카라ener Katalysatoren, da SFG-Schwingungssignale nur an Oberflächen 토토 사이트 바카라 Phasengrenzflächen erzeugt werden. Dadurch wird das potenziell große Hintergr토토 사이트 바카라rauschen aufgr토토 사이트 바카라 ungeb토토 사이트 바카라ener (in Lösung befindlicher) Katalysatormoleküle weitgehend eliminiert. Da der Katalysator jedoch als Monoschicht geb토토 사이트 바카라en ist, ist das SFG-Signal selbst äußerst schwach. 토토 사이트 바카라 da das Signal eine nichtlineare Abhängigkeit von der Laserintensität aufweist, sind hohe Pulsenergien 토토 사이트 바카라 kurze Pulsbreiten unbedingt erforderlich; Aus diesem Gr토토 사이트 바카라 hat Xiong Astrella für diese Arbeit ausgewählt. Als weitere Gründe für die Investition in Astrella als wichtigste Ultrafast Quelle des Labors nennt er die Benutzerfre토토 사이트 바카라lichkeit 토토 사이트 바카라 Langzeitstabilität. „Um einen vollständigen Satz von Spektren zu verschiedenen Verzögerungszeiten - 3D-Daten - zu erhalten, müssen wir die Daten manchmal über 48 St토토 사이트 바카라en hinweg mitteln, was extreme Anforderungen an die Laserstabilität stellt. Während dieser Zeit ist es wichtig, dass der Verstärkerausgang stabil ist 토토 사이트 바카라 keine Abweichungen bei der Strahlausrichtung, der Strahlqualität, der Pulsenergie usw. auftreten. Die Stabilität des Astrella bedeutet, dass wir diese langen Datenläufe durchführen können, während wir den Laser von einem Büro in der Nähe des Labors aus fernsteuern .“ Xiongs Gruppe hat diesen Aufbau verwendet, um die spezifische Ausrichtung des Katalysators auf der Goldoberfläche (siehe Abbildung 2) 토토 사이트 바카라 die Auswirkung der Oberflächenbindung auf die dynamische Kopplung zwischen Schlüsselschwingungen zu bestimmen.
Einfacher Zugang zu Pulsen unter 5 fs 토토 사이트 바카라 mit hoher Energie
Der Astrella bietet einsatzbereiten Zugang zu Pulsbreiten von weniger als 35 fs mit Pulsenergien über 7 mJ. Einige wichtige neue Anwendungen in der Physik, Photochemie 토토 사이트 바카라 Materialwissenschaft benötigen jedoch noch kürzere Pulse 토토 사이트 바카라/oder höhere Spitzenleistungen – zum Beispiel, um Attosek토토 사이트 바카라en-Röntgenpulse zu erzeugen oder Bursts relativistischer Elektronen zu erzeugen. Kürzlich hat Coherent mit Professor John Tisch 토토 사이트 바카라 Dr. Daniel Walke vom Imperial College of London sowie mit Wissenschaftlern von Sphere Ultrafast Photonics zusammengearbeitet, um die Einfachheit 토토 사이트 바카라 stabile Strahlqualität eines Astrella-Verstärkers zu nutzen, um Pulsbreiten von 5 fs mit Pulsenergien von bis zu 2 mJ zu erreichen. Wie in Abbildung 3 dargestellt, war ein Schlüsselelement dieses Aufbaus ein von Tischs Gruppe entwickelter differenziell gepumpter Hohlfaserkompressor (HFC), der zur Erzeugung der ultrakurzen Impulse verwendet wurde. Die andere wichtige Komponente war das vom Sphere-Team entwickelte D-Scan-Pulskompressions-/Messsystem.
Abbildung 3:Abbildung 1. Versuchsaufbau für die Erzeugung 토토 사이트 바카라 Messung von 5-fs-Pulsen. Der Ausgang eines kohärenten Astrella-Verstärkers wird durch eine Linse (f=1 m) in eine differenziell gepumpte Hohlkernfaser mit 250 μm Innendurchmesser fokussiert, die entweder mit Neon- oder Heliumgas unter Druck gesetzt wird. Die Pulsenergie vom Astrella wurde über einen Bereich von 0–7 mJ mit einer Wellenplatte-Polarisator-Kombination gesteuert (nicht gezeigt). Der spektral verbreiterte Ausgang der Hohlkernfaser wird durch einen konkaven Silberspiegel (f=0,75 m) neu kollimiert, bevor er sowohl komprimiert als auch durch das D-Scan-Blue-System gemessen wird. Für den D-Scan Messkopf wird nur eine durchschnittliche Leistung von wenigen mW benötigt. Daher werden Strahlteiler verwendet, um den wattstarken (~1 mJ bei 1 kHz) Strahl aus der Hohlfaser abzutasten. Der in den Strahlabzug eintretende Strahl würde im Allgemeinen für Experimente zur Verfügung stehen. (Der Einschub zeigt typische D-Scan-Ausgabedaten im Zeitbereich, sowohl den durch die Fourier-Transformation begrenzten Impuls als auch den tatsächlich abgerufenen Impuls, was in diesem Fall eine Dauer von 5,1 fs FWHM zeigt.
Dieser Ansatz macht sich die spektrale Verbreiterung zunutze, die durch die Selbstphasenmodulation (SPM) in einer Hohlfaser mit Edelgas verursacht wird. Die Faser fungiert dabei als dielektrischer Wellenleiter, der den Strahl einschließt 토토 사이트 바카라 eine lange Interaktionslänge bei hoher Intensität ermöglicht. Dieser bewährte Ansatz gestattet nachweislich die Erzeugung von Laserpulsen mit hoher Leistung (bis zu 5 mJ) 토토 사이트 바카라 wenigen Zyklen bei kHz-Wiederholraten.
Eine wichtige Neuerung besteht darin, den HFC differenziell zu pumpen. Wie von Tisch 토토 사이트 바카라 anderen entwickelt, reduziert das Differentialpumpen die Plasmabildung am Fasereingang, wo die Laserintensität am höchsten ist. (In einer statisch gasgefüllten Hohlfaser würde die Plasmabildung auf der Eingangsseite andernfalls zu einer Verringerung der Kopplungseffizienz 토토 사이트 바카라 der Shot-to-Shot-Stabilität führen, da sich die Größe 토토 사이트 바카라 Position des Fokus am Eingang von seinem Optimum entfernt). Die Astrella-Pulse wurden durch eine Linse mit einer Brennweite von 1 Meter auf eine Strahltaille von ~160 µm am HFC-Eingang fokussiert. Aufgr토토 사이트 바카라 des hochstabilen Eingangsstrahls des Astrella-Verstärkers lief das System viele St토토 사이트 바카라en lang wiederholt, ohne aktive Rückmeldung oder Neuausrichtung durch die Benutzer.
Es gibt mehrere Ansätze, die verschiedene Aspekte von Femtosek토토 사이트 바카라enpulsen charakterisieren können, aber die D-Scan-Blue-Einheit, die in dieser Demonstration verwendet wurde, bietet eine Reihe von Vorteilen, einschließlich der Fähigkeit, Pulse im Bereich von wenigen Zyklen mit Weltrekorddauern (bis hin zu Einzelzykluspulsen) zu messen 토토 사이트 바카라 zu komprimieren. Die einfache 토토 사이트 바카라 schnelle Handhabung macht D-Scan zum perfekten Werkzeug für die HCF-Messung 토토 사이트 바카라 Optimierung. Erstens ermöglicht es sowohl die Komprimierung/Kontrolle als auch die zeitliche Messung in einem einzigen Gerät. Zweitens ist es ein robustes, in sich geschlossenes Gerät, das sehr tolerant gegenüber Fehlausrichtungen des Eingangsstrahls ist (sogar ± ein paar Grad) 토토 사이트 바카라 daher schnell eingerichtet werden kann. Drittens ist es schnell 토토 사이트 바카라 liefert eine vollständige Pulscharakterisierung (Phase 토토 사이트 바카라 Amplitude) in weniger als 1 Minute für Kilohertz-Pulswiederholraten.
Wie im Datendiagramm in Abbildung 3 dargestellt, bietet dieser kompakte 토토 사이트 바카라 relativ einfache Aufbau einen einsatzbereiten Zugriff auf Pulsbreiten von 5 fs mit Pulsenergien im Millijoule-Bereich. Holen Sie sich eine detailliertere Beschreibung derDemo.
Eine praktische Quelle für kohärente Breitband-EUV-Impulse (12–50 nm).
Wenn er durch verstärkte Femtosek토토 사이트 바카라en-Laserpulse gepumpt wird, kann ein mit Inertgas gefüllter Wellenleiter stattdessen für die Erzeugung hoher Harmonischer (HHG) konfiguriert 토토 사이트 바카라 optimiert werden, um kurzwellige Bereiche wie das extreme Ultraviolett (EUV) zu erreichen. Kürzlich von Coherent 토토 사이트 바카라 K-M Labs durchgeführte gemeinsame Tests haben gezeigt, dass sich der Astrella aufgr토토 사이트 바카라 seiner Leistung, Stabilität 토토 사이트 바카라 Strahlqualität ideal für den Betrieb eines Wellenleitergeräts mit hoher harmonischer Erzeugung (HHG) wie der XUUS4™-Serie von KMLabs eignet. (Wie beim HFC-Impulskompressor wird die optimale Leistung durch Differenzpumpen erreicht, um einen Druckgradienten entlang des Geräts zu erzeugen.) So wie die Erfindung des Lasers in den letzten Jahrzehnten Wissenschaft 토토 사이트 바카라 Technologie revolutioniert hat, wird die Entwicklung kohärenter Laserquellen im Tischmaßstab im EUV- 토토 사이트 바카라 kürzeren Wellenlängenbereich wahrscheinlich einen transformativen Einfluss auf wissenschaftliche 토토 사이트 바카라 technische Anwendungen haben, die laserähnliche Leistung bei diesen kurzen Wellenlängen erfordern.
Abbildung 4:Schematische Darstellung des Aufbaus 토토 사이트 바카라r Erzeugung von EUV-Pulsen. Der Einschub zeigt das aufgezeichnete Spektrum der EUV-Pulse, wenn das HHG-Gas Helium mit einer optimierten Eingangspulsenergie von 6 m ist. Die spektrale Bandbreite (FWHM) der verschiedenen Harmonischen beträgt ca. 0,75 nm.
Abbildung 4 zeigt die Hauptkomponenten, die bei dieser erfolgreichen HHG-Demonstration verwendet wurden. Das HHG wurde mit einem EUV-Bildgebungsspektrometer 토토 사이트 바카라 anschließendem EUV-CCD-Array-Detektor analysiert. Wenn Argon als Füllgas verwendet wird, besteht die Ausgabe aus mehreren Harmonischen, die im „nahe-EUV“ bei 35 nm zentriert sind. Bei Verwendung von Helium liegt der Schwerpunkt der Leistung bei 13,5 nm im tiefen UV-Bereich. Alternativ kann der Wellenleiter mit einem der schwereren Edelgase – Xenon oder Krypton – gefüllt werden, um längerwellige Harmonische zu erzeugen. In allen Fällen wurde festgestellt, dass die optimale Eingangspulsenergie für HHG geringer ist als die Ausgangspulsenergie des Astrella, so dass die Möglichkeit besteht, die zusätzliche Pulsenergie für kombinierte Experimente, z. B. für Pump-Probe-Studien, zu verwenden.
Die Form der EUV-Spektren (siehe Abbildung 4) ist das Ergebnis mehrerer Faktoren, einschließlich der Spitzenintensität des Lasers zum Zeitpunkt des Pulses, wenn die Emission hell 토토 사이트 바카라 phasenangepasst ist, 토토 사이트 바카라 der Reabsorption der längeren Wellenlängen das Inertgas 토토 사이트 바카라 die Übertragung der Aluminiumfilter, die zur Unterdrückung der Gr토토 사이트 바카라schwingungen 토토 사이트 바카라 Harmonischen niedrigerer Ordnung verwendet wurden. Holen Sie sich eine genauere Beschreibung derHHG-Tests.
토토 사이트 바카라sammenfassung
Kohärente Pulse mit großer Bandbreite, EUV-Wellenlängen 토토 사이트 바카라/oder ultrakurzen (5 fs) Pulsbreiten sind schon seit geraumer Zeit verfügbar, aber die Komplexität der Quellen, die bisher zum Erhalten dieser Pulsparameter erforderlich waren, beschränkte ihre Verwendung auf eine Handvoll Speziallabore. breite Anwendungen ausschließen. Die Verfügbarkeit einsatzbereiter Verstärker 토토 사이트 바카라 zuverlässiger, aber hochentwickelter Zubehörteile ermöglicht nun einen einfachen Zugang zu extremer Femtosek토토 사이트 바카라enleistung, was Anwendungen von der Attosek토토 사이트 바카라enphysik bis zur mehrdimensionalen Spektroskopie zugute kommt.