극자외선 레이저 강화를 위한 어두운 자동 이온화 상태 활용

2023년 3월 30일

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국립 과학 연구소 - INRS

INRS(Institut National de la Recherche Scientifique)의 Tsuneyuki Ozaki 교수와 François Légaré 교수가 이끄는 국제 연구팀이 극자외선 펄스를 방출하는 레이저 소스의 출력을 향상시키는 독특한 방법을 개발했습니다. 새로 관찰된 현상의 기본 메커니즘은 다른 관련 전자 상태와의 결합을 통해 암흑 자동 이온화 상태의 독특한 역할을 포함합니다.

이 연구 덕분에 팀은 단일 광자 방출 또는 흡수를 겪을 수 없기 때문에 이전에는 불가능했던 단일 암흑 자동 이온화 상태의 초고속 역학을 펨토초 단위로 연구할 수 있게 될 것입니다. 상태.

최근 Physical Review Letters 저널에 게재된 이 연구 결과는 각도 분해 광전자 방출 분광법 및 광전자 방출 전자 현미경과 같은 첨단 초고속 과학 응용 분야에 적합한 초고속 극자외선을 생성할 수 있게 해줍니다.

이 연구는 러시아 러시아 과학 아카데미 프로호로프 일반 물리학 연구소의 Vasily Strelkov 교수와 미국 네브래스카-링컨 대학의 연구 조교수인 Muhammad Ashiq Fareed와 공동으로 수행되었습니다.

Énergie Matériaux Télécommunications Research Center의 연구실에는 Tsuneyuki Ozaki 교수와 François Légaré 교수, Ph.D. 학생 Mangaljit Singh은 암흑 자동 이온화 상태로 알려진 특별한 유형의 전자 상태를 활용해 왔습니다. 그들의 작업은 레이저 물리학에서는 볼 수 없는 광학 현상인 고차 조화 생성을 사용하여 이루어졌습니다.

"새로 발표된 결과는 강력한 초고속 레이저-물질 상호 작용 하에서 어두운 자동 이온화 상태의 동작을 이해하는 것뿐만 아니라 대규모 싱크로트론 및 자유 전자 레이저 시설에서 강력한 극자외선 레이저 소스를 중간 규모의 레이저 실험실"이라고 Ph.D.는 말합니다. 연구의 첫 번째 저자인 Mangaljit Singh 학생.

레이저 물리학의 기본 원리에 의해 부과된 많은 제한으로 인해 의학, 통신 또는 산업에 사용되는 대부분의 레이저가 제한됩니다. 마찬가지로, 이들은 자외선, 가시광선(보라색에서 적색까지) 또는 눈에 보이지 않는 근적외선 및 중적외선 파장 범위에서만 작동하는 경향이 있습니다. 그러나 많은 첨단 과학 응용 분야에서는 레이저가 극자외선 범위의 더 짧은 파장에서 작동하도록 요구합니다.

최첨단 시스템은 응집성 극자외선의 2차 소스를 개발하기 위해 비활성 가스로부터 고차 고조파 생성을 위해 상업적으로 이용 가능한 1차 레이저 소스를 사용합니다.

이 연구에서 Singh과 동료들은 비활성 가스 대신에 암흑 자기이온화 상태의 독특한 반응과 동기화된 고차 고조파 생성을 위해 레이저 절제된 기둥(고체 재료의 레이저 절제에서 얻음)을 사용했습니다.

그들은 1차 레이저 매개변수와 레이저 절삭 기둥에 있는 원자 및 이온 종의 전자 구조에 의해 지배되는 특정 공명 조건 하에서 변환 효율과 그에 따른 극자외선 레이저 소스의 출력이 10배 이상 향상된다는 사실을 발견했습니다. 타임스. 이는 일반적인 비활성 가스에 필요한 전력의 10분의 1에 해당하는 전력을 갖는 1차 레이저를 사용하여 동일한 극자외선 전력을 얻을 수 있음을 의미합니다.