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掺镱光纤CPA激光器实现毫瓦量级10.7ev(115.6nm)激光输出

发布时间: 2017-07-10 10:49:28   作者:本站编辑   来源: 本站原创   浏览次数:

  角分辨光电子能谱实验(ARPES)是利用光电效应研究固态物质内部电子结构的一种方法。为了实现光电效应,入射光子能量需要大于固体物质本身的功函数。常用的光源为同步辐射光源或者基于高能量飞秒激光高次谐波产生的真空紫外以及极紫外高能光子(20~100eV)。但是这样的高能光子更加适合于研究表面物理,而对于像超导物理这样的实验,则需要更高的光子能量(~keV)或者更低的能量(5~8eV)来获得更好地探测物质的体特性。然而,高能光子(~keV)虽然有较高的能量分辨率,但是会导致很差的动量分辨率。而低能量光子(5~8eV)虽然可以很容易地用BBO或者KBBF等晶体产生,但由于光子能量有限,探测能力无法覆盖第一个布里渊区。为了能够同时覆盖第一个布里渊区并且保持较好的体特性探测能力,能量大于10eV的光源能够很好的胜任这项工作。 

  来自日本东京大学物理研究所的赵智刚等人,最新研究通过选用重复频率1MHz的掺镱光纤CPA激光器输出1μm波长激光,对其进行连续两次三倍频,实现了波长10.7eV(115.6nm)的激光输出,。 

  

  图1 实验原理图

  该项研究的实验装置如图1所示。掺镱光纤CPA激光器输出1μm的激光后,经过两块BBO晶体,输出波长347nm,实现三次谐波产生。后经填充Xe/Ar混合气体盒子,进入真空腔室,通过第二次三次谐波产生,实现115.6nm波长激光输出。气体盒子内部填充Xe/Ar的混合气体,它有两个子窗口,负色散可以有效实现三次谐波产生所需的相位匹配。同时此实验装置中,第二级三次谐波的产生,相比传统的利用气体喷嘴产生高次谐波的方法,改用气体盒子加真空腔室的方法,有效避免气体喷嘴喷出的气体在真空腔室内部乱窜,而影响内部气压的弊端。经气体盒子产生10.7-eV波长激光后,他们选用窗片及棱镜时,采用的是LiF材料。该材料的透过光截止波长为104nm,还可以有效阻止其他谐波透过,而使最终只输出115.7nm一个谐波长。 

  此实验方案输出10.7eV(115.6nm)激光的最终功率为80μW,考虑LiF窗片的透过率损耗因子,在混合气体盒子内部LiF窗口前10.7eV(115.6nm)激光功率为1.25mW,从347nm到115.6nm三次谐波转换效率为2.5×10-4

晶晶编译自: ZHIGANG ZHAO, YOHEI KOBAYASHI.Realization of a mW-level 10.7-eV (λ = 115.6nm) laser by cascaded third harmonic generation of a Yb:fiber CPA laser at 1-MHz. OPTICS EXPRESS . Vol. 25, No. 12,13517

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