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多层镜实现阿秒脉冲整形
摘要: 阿秒科学这一新兴研究领域,使得对自然界中最快动力学过程之一——物质中的电子动力学——进行时间尺度上的研究成为可能。这些动力学过程主导着化学与生物反应,而理解并控制它们的能力为揭示基础科学新奥秘打开了大门,若能借此解决医学难题,或将影响所有生命体。多层光学元件是阿秒实验的关键组件,用于定制具有明确特性的阿秒脉冲,从而深入精准地解析光电子发射、俄歇衰变或(芯层)激子等微观过程?;诠ナ甑难芯炕?,多层反射镜如今已成为阿秒束线中常规使用的光学元件。由此,超短脉冲的产生及其色散控制技术已从可见/红外波段的飞秒量级,拓展至覆盖极紫外与软X射线光子范围(直至水窗波段)的阿秒量级。本文综述了我们团队过去数年在多层光学领域的研究工作,以及其他科研团队的相关贡献,以阐明这类元件如今在阿秒物理研究中得以常规应用的科学背景。
关键词: 阿秒、X射线、极紫外(EUV)、软X射线、多层膜、反射镜
更新于2025-09-23 15:23:52
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用于Wolter-I型光学芯轴的精密抛光方法
摘要: 在放电等离子体(DPP)源产生的13.5纳米极紫外(EUV)收集光学系统中,通常采用基于X射线掠入射光学设计的Wolter-I结构。该收集光学元件的表面粗糙度要求严苛,需达到纳米级。目前,芯轴复制是此类光学元件的主要制造技术。显然,用于复制工艺的芯轴表面粗糙度也需达到与成品同等的水平。然而,制备高表面质量要求的Wolter-I芯轴仍面临重大挑战。 本文提出采用弹性球面工具抛光Wolter-I芯轴表面的方法,其弹性球面形状可灵活调整以适配芯轴的非球面特性。通过建立抛光工具运动轨迹的数学模型,控制抛光球与曲面的接触力始终沿法线方向作用于抛光点中心。模拟分析了抛光参数对材料去除厚度的影响,并针对Wolter-I芯轴表面各径向截面直径差异,分别开展了椭球面与双曲面的抛光实验。 该方法能有效降低金刚石车削后镀化学镍磷(NiP)合金芯轴的表面粗糙度,抛光后表面均方根(RMS)粗糙度可达1.56纳米。实验证明该工艺适用于超精密车削后镀镍Wolter-I芯轴的精抛光,采用本抛光方案可提升Wolter-I芯轴的制造精度与效率,同时降低生产成本。
关键词: 光学芯轴,沃尔特-I型,非球面,极紫外,复制制造
更新于2025-09-23 15:21:21
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角色散增强的预聚束用于在储存环中产生超短相干极紫外和软X射线自由电子激光的种子光
摘要: 预聚束是一种有效技术,可缩短基于储存环的自由电子激光器(FEL)中辐射的饱和长度,并提高纵向相干性与输出稳定性。本文提出一种利用角色散来增强高次谐波聚束的新技术,该技术仅需极小的激光诱导能量展宽。此方法能有效缩短辐射饱和长度,且不会显著降低FEL的峰值功率。数值模拟表明:基于衍射极限储存环,通过10米长的波荡器,该技术可实现100兆瓦量级、完全时间相干的极紫外与软X射线辐射脉冲的飞秒级产生。
关键词: 角色散、自由电子激光器、预聚束、储存环、高次谐波聚束、辐射饱和长度、超短脉冲、极紫外(EUV)
更新于2025-09-23 15:21:01
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激光诱导放电锡等离子体的特性及其极紫外辐射
摘要: 本文建立了一套CO?激光诱导放电等离子体极紫外(EUV)源实验装置。采用发射光谱法诊断等离子体特性,获得了电子温度与电子密度随时间的演化规律。分析讨论了放电电压对等离子体参数的影响,并通过自制掠入射EUV光谱仪研究了该等离子体的EUV辐射特性,探讨了EUV辐射强度与转换效率。
关键词: 激光诱导放电等离子体、极紫外(EUV)辐射、电子温度与密度、光学发射光谱法
更新于2025-09-23 15:19:57
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原子层沉积钌的生长及其在短波长下的光学特性(使用Ru(EtCp)?和氧气)
摘要: 采用Ru(EtCp)2(二(乙基环戊二烯基)钌)和氧气通过热原子层沉积(ALD)法制备了高密度钌(Ru)薄膜,并与磁控溅射(MS)钌涂层进行对比。ALD钌膜的沉积生长和表面粗糙度呈现显著的温度依赖性:当温度低于200°C时,在硅和熔融石英基底上未观察到沉积现象;随着沉积温度升高,钌开始形核并最终形成完全闭合的多晶涂层;当温度超过275°C时,由于附着力不足会产生气泡导致表面粗糙度增大。本设备中最优沉积温度为250°C,此时可获得表面相当光滑的薄膜(粗糙度约3nm)。ALD钌薄膜与MS涂层具有相似形貌特征(如六方多晶结构和高密度),光学性质的差异可归因于ALD薄膜比MS涂层具有更高的粗糙度。若要将ALD钌应用于短波长(λ=2-50nm)光学领域,还需进一步提升其薄膜质量。
关键词: 光学特性、溅射、结构特性、极紫外(XUV)、钌、软X射线、薄膜、原子层沉积
更新于2025-09-23 17:08:44
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软X射线激光烧蚀用于纳米级化学绘图微分析
摘要: 激光辅助微分析具有实现三维空间分辨成分测定的优势。通过材料表面序列采样激光脉冲扫描并在线获取相关光谱,可绘制元素与分子的横向及深度分布图谱。然而,分析尺度持续微缩的需求正面临聚焦衍射效应和纳米尺度缩减的挑战。基于电子的微探针目前仍保持着无可比拟的空间分辨率。不过,最新自主研发的极紫外或软X射线激光技术已展现出激光技术的突破性进展:首先,相比现有商用激光器,更短的波长实现了分辨率的显著提升;更重要的是,作为最具创新性的突破点,该技术利用"电离辐射"(即直接激发靶材)提高了采样效率。高光子能量(20-100电子伏特)使得采样过程本质上成为单光子过程,不受任何化学键能或电离能限制。此外,分析系统简化为仅含采样源与探测器的配置,无需像某些先进分析系统那样配备二次电离或激发源。本综述探讨了X射线激光解吸与烧蚀的基本原理,并梳理了现有文献研究。主要目的是向读者阐明:该光谱域内的解吸/烧蚀过程是一种显著更洁净的采样方式,虽潜力巨大但仍需深入研究以实现完整的基础认知。激光微分析技术由此迈入纳米尺度时代,正逐步缩小与电子微探针的技术差距。
关键词: 激光辅助微分析、极紫外/软X射线激光、烧蚀、单光子采样、纳米级化学成像、解吸
更新于2025-09-19 17:13:59
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[2019年德国慕尼黑激光与电光学欧洲会议暨欧洲量子电子学会议(CLEO/Europe-EQEC)(2019.6.23-2019.6.27)] 2019年激光与电光学欧洲会议暨欧洲量子电子学会议(CLEO/Europe-EQEC) - 腔增强非共线高次谐波产生
摘要: 通过高次谐波产生(HHG)过程生成极紫外(XUV)阿秒脉冲串(APTs),使得对原子、分子和固体中电子动力学的研究成为可能。利用外部无源谐振腔(增强腔,EC)通??山饔糜诎衅宓穆龀迥芰刻岣咭坏搅礁鍪考叮佣诔?0 MHz的重复频率下实现高效HHG,这为XUV精密光谱学以及光电子或符合光谱学中的空间电荷限制机制应用提供了可能。
关键词: 阿秒脉冲串、高次谐波产生、极紫外、XUV精密光谱学、增强腔
更新于2025-09-16 10:30:52
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[2019年欧洲激光与电光会议暨欧洲量子电子学会议(CLEO/Europe-EQEC)- 德国慕尼黑(2019.6.23-2019.6.27)] 2019年欧洲激光与电光会议暨欧洲量子电子学会议(CLEO/Europe-EQEC)- 18.4 MHz超快极紫外光电子能谱技术
摘要: 过去二十年间,阿秒科学为超快电子动力学研究提供了重要见解。尽管高次谐波产生(HHG)技术获得的极紫外(XUV)光子通量在此期间显著提升,但空间电荷效应限制了多数阿秒实验(尤其是针对固体的多维——即角分辨(ARPES)或空间分辨(PEEM)——光电子能谱(PES)[1,2])每脉冲允许的最大光子数。为实现更高平均通量而不加剧空间电荷影响,需要更高重复频率的HHG光源。我们将基于光纤的镱放大系统(输出4.5微焦耳、40飞秒、1030纳米脉冲,重复频率18.4兆赫兹)与腔内HHG增强技术(增强因子35,图1a)相结合。通过穿孔镜实现的几何输出耦合,在每秒9×1012个XUV光子的高通量下获得25-60电子伏特的超高光子能量[3],这在当前光子能量和兆赫兹重复频率条件下史无前例。HHG光束聚焦于钨靶,产生的光电子由角分辨飞行时间(ToF)谱仪检测。通过腔长与振荡器重复频率的同步稳定,系统实现了卓越的强度稳定性,在同等空间电荷条件下,相比现有千赫兹HHG光源可将积分时间缩短三个数量级进行长期测量。通过观测光电子谱相对标准偏差σ的时间演化评估该装置的统计特性,证实其适用于高精度长期PES实验——在高达3×10?次激发的统计行为中表现优异(见图1b)。通过测量不同XUV通量下的光电子谱,我们证明在10微米聚焦光斑内仪器分辨率0.3电子伏特范围内未观测到空间电荷效应。实验揭示了激光辅助光电发射产生的光电子谱边带与XUV-红外延迟的依赖关系,这是首次在兆赫兹重复频率下实现阿秒精度的测量。
关键词: 高次谐波产生、极紫外、超快、光电子能谱、兆赫兹重复频率
更新于2025-09-16 10:30:52
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用于极紫外光学应用的单壁碳纳米管薄膜
摘要: 本文探讨了利用单壁碳纳米管(SWCNT)材料制备的独立式薄膜在极紫外(EUV)波段光学领域的应用可能性。测试样品采用气溶胶化学气相沉积法制备,并通过同步辐射测量其在EUV波段的透射光谱。实验测得40纳米厚薄膜的透射率从20纳米波长处的76%近乎单调递增至1纳米波长处的99%。应力-应变曲线测试表明,基于SWCNT的薄膜具有优异延展性,与传统固态材料制成的脆性薄膜形成鲜明对比。数值模拟证实,薄膜应变主要通过纳米管相互拉直滑移实现,未形成导致脆性行为的应变局部化区域。这种兼具高辐射透射率与独特力学特性的SWCNT薄膜在EUV光学领域极具应用前景,尤其适用于保护EUV光刻精密光学元件免受碎屑颗粒污染。
关键词: 透射率、光学、单壁碳纳米管、极紫外、机械性能
更新于2025-09-16 10:30:52
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高能短脉冲激光器 || 利用反射光栅对超短软X射线脉冲进行相位调控
摘要: 在本章中,我们探讨利用反射式衍射光栅调控极紫外(XUV)与软X射线波段超短脉冲相位的方法。与可见光及红外脉冲的常规处理类似,光栅可用于调节超短脉冲的频谱相位——例如补偿脉冲啁啾并实现脉冲压缩。虽然啁啾脉冲放大技术已应用于软X射线自由电子激光辐射,但仍需通过压缩器补偿脉冲啁啾以逼近傅里叶极限。当光栅在≈40纳米以下波段进行宽带工作时存在本质差异:(a) 光栅需在掠入射条件下运行,因此光学设计必须适配这种特殊几何结构;(b) 光栅效率显著降低,故衍射次数须限制为两次。我们将讨论实现光栅展宽器/压缩器的不同配置方案。
关键词: 极紫外、软X射线光学、超快光学、衍射光栅、啁啾脉冲放大
更新于2025-09-16 10:30:52