基于可调谐高次谐波的阿秒瞬态吸收谱的采集与分析系统

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高次谐波为产生超快相干XUV光源提供了独特的方法,因具有体积小、高稳定性以及可调谐性等特点,成为了当今获得桌面化极紫外光源的主要手段。对高次谐波发射的谱学及时空特性研究和基于高次谐波光源的电子动力学研究可以让人们更深入的了解微观量子世界。高次谐波本身具有良好的相干性与及极短的脉冲时间特性,对分立级次谐波的能量进行调谐可以拓展谐波源的应用范围与实用价值。在拥有能量覆盖范围较广的XUV光源下,通过阿秒瞬态光谱技术并结合基于LabView软件的光谱自动化采集程序,可以获得目标原子或分子系统在阿秒尺度上的动力学信息。首先,在基于LabView软件的开发环境下,我们自主编程了瞬态吸收光谱的采集与分析程序,采用“状态机”结构可实现对不同实验要求进行处理,进而通过软件与硬件间的协调配合对实验数据进行采集,提高实验效率,减少人为误差。由于阿秒测量对实验环境稳定性有严格的要求,我们在完善实验设备的基础上还搭建了一套闭环工作的稳定系统,通过实时监测共线532 nm连续光干涉条纹的相位变化,对实验光路及时进行反馈调节,在对稳定系统进行约80分钟的测试下,可使干涉条纹相对相位的均方根稳定在28 as。在采集分析程序与稳定系统下,我们通过高次谐波调谐加宽Ne气谐波的能谱宽度,通过泵浦-探测光路对He原子2s2p能级的阿秒瞬态吸收光谱进行了延迟扫描,扫描范围为55 fs。在同一探测光强度下,随着控制两束光延迟时间的变化可以观测到在60 e V以上的谐波级次有着规律的振荡。其次,我们在实验上通过调节飞秒激光系统压缩级内光栅的相对位置引入色散,并对比测量了Ne和He为谐波产生气体的XUV光谱,发现其在能量上存在相同偏移方向。由实验结果可知,在一定的实验条件下是可以通过改变飞秒激光脉冲的啁啾来进行高次谐波调谐,从而达到连续调谐的目的。理论方面,采用单原子响应模拟方法计算了Ne在不同啁啾条件下的谐波谱,与实验结果相比较,发现了类似能量转移的现象。
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