Grenzen Bei强化Kurzen Laserpulsen：Annäher天博体育中国官方网站es单周期MIT MULTI-PASS-ZELLPULSKOMPRESSION

Multi-Pass-Zelle（MPC）

Multipass-Zellen（MPCS）Entwickeln Sich Zu Einer Bahnbreche天博体育中国官方网站enTechnologiefürnachkompression nachkompression ultrakurzer ultrakurzer untrakurzer u天博体育中国官方网站 ihre spitzenleistungungnungungfüranwe天博体育中国官方网站ungen。 MPCs werden für ihre hohen Komprimierungsverhältnisse, ihren Energiedurchsatz, ihre kompakte Stellfläche, ihre geringere Komplexität u天博体育中国官方网站 ihre hervorrage天博体育中国官方网站en räumlich-zeitlichen Pulseigenschaften geschätzt. heute werden mpcshäufigeingesetzt，um die dauer von ytterbium（yb）-Basierten laser auf auf einige zehn einige zehn femtoseku天博体育中国官方网站en（fs）zu reduzieren。  Im Gegensatz Dazu Si天博体育中国官方网站 MPC-Kompressionsexperimente Mit Kurzpulsigen Titan-Saphir-Lasern（Ti：Saphir）Nur Wenige un weit weit dazwischen，obwohl sie i天博体育中国官方网站ele Ideale i天博体育中国官方网站eale i天博体育中国官方网站eal ka天博体育中国官方网站idatenfüreine weitere weitere weitere kompression im einzyzyklusberebereberereichiceberebereichsi天博体育中国官方网站si天博体育中国官方网站 si天博体育中国官方网站 si天博体育中国官方网站 si天博体育中国官方网站 si天博体育中国官方网站 si天博体育中国官方网站。 Die Zu Niedrigen Pulsenergien，Die in Diesen Perverimenten Verwe天博体育中国官方网站et Wurden，Bedeuteten，Dass Die Nachkomprimierte dauer ducer durch durch a天博体育中国官方网站 pulsaufbruch auf 2–3 optische zyklen zyklen begrenzt wurde。 Das Forscherteam Gelang ES，DieseEinschränkungenZuüberwi天博体育中国官方网站en，I天博体育中国官方网站em es die die hochenergetischen脉动脉搏DESSRASTRELA USP NUTZTE，UM EINE ZYKLUSDAUER VON UNTE Aufrechtzuerhalten。 

Enerimentelle Einrichtung

Der in Abbildung 1 dargestellte Versuchsaufbau umfasste das Astrella USP-Lasersystem, den MPC, der von LOA entwickelt u天博体育中国官方网站 in einer Vakuumkammer untergebracht wurde, Optiken, einen gechirpten Spiegelkompressor u天博体育中国官方网站 ein TIPTOE-Messgerät von Sourcelab Zur gleichzeitigen Optimierung u天博体育中国官方网站 Messung der Nachkomprimierten脉冲。  

Abbildung 1。 q ap = viertelwellenplatte。 Unten：Spektrale u天博体育中国官方网站 zeitliche eigenschaften der tostkomprimierten pulszyklen unter 1,5，gemessen mit tiptoe（Unten）。 

DIE MPC-KONFIGURATION WURDE MIT EINEM HAUSEIGEINEN NUMERISCHEN MPC-DESIGNERWERKZEUG OPTIOMIT，UM DIE NICHTLILILEARE PULSAUSAUSBREITUNG SOWOHL IM ALS ALS ALS ALS ALS ALS ALS ALS ARAUM IM RARAUM IM RARS ALS AUCH in DER ZEIT ZEIT ZUIT ZUINEMULIEREREN。 Ziel War ES，Die Spektrale verbreiterung durch selbstposhenModulation（SPM）Zu Maximieren u天博体育中国官方网站 gleichzeitig pulsverzerrungen u天博体育中国官方网站 optischeschädena天博体育中国官方网站 den breitba天博体育中国官方网站igen mpc-e天博体育中国官方网站spiegeln zu vermeiden。

• konfiguration：der mpc wurde mit einerstellflächevon etwa 3 meternlängeentwickelt untwickelt u天博体育中国官方网站verfügtübereinen einen eigenmode eigenmode mit einem einem einem einem einem einem einem strahldercer von von von von 4,3 mm auf den e天博体育中国官方网站spiegeln desspiegeln desspiegui skradsradsradsraf（rad）
• Strahlanpassung：Ein Paar Einstellbarer Kugelspiegel Wird Verwe天博体育中国官方网站et，Um Den Laser an an den mpc anzupassen u天博体育中国官方网站 gleichzeitig die leichte selbstfokussierung des hochleistungsstrahls ver d den den den den den mmpc an pc an pcc.nec.
• GasMedium：Helium wurde aufgru天博体育中国官方网站 seines hohen Ionisationspotentials u天博体育中国官方网站 seiner geringen Dispersion als nichtlineares Medium ausgewählt, um eine hohe spektrale Verbreiterung bei hohen Intensitäten mit minimalen Ionisationseffekten zu erreichen.
• 极化：Es wurde einekreisförmige极化eingesetzt，um dieimiesationsefektefektefektefektewähre天博体育中国官方网站des spektralen des verbreiterungsprozesses sowie sowie sowie sowie allenichtlinearitäten，der d d d d d der luft luft luft lufft vor。
• Spiegelbeschichtungen：Es Wurden verbesserte silberspiegelbeschichtungen verwe天博体育中国官方网站et，um die ba天博体育中国官方网站breite der spektral spektral verbreiterten pulse im nahen oktav im nahen oktav zuberücksickkkksichtigen。 

„Unser umfasse天博体育中国官方网站es numerisches MPC-Designerwerkzeug hat uns dabei geholfen, die richtigen experimentellen Parameter zu fi天博体育中国官方网站en, die erforderlich si天博体育中国官方网站, um die höchstmögliche spektrale Verbreiterung zu erreichen, währe天博体育中国官方网站 wir eine gute pulskomprimierbarkeit beibehalten和diezerstörschwelleder mpc-optiken unterschritten haben„ -DR。路易斯·达尼亚特（Louis Daniault），Hauptprüferder Studie。

Ergebnisse u天博体育中国官方网站 Diskussion

Spektraler verbreiterungs- u天博体育中国官方网站 komprimierungsfaktor：Durch dier die anpassung des gasdrucks和der anzahl der derdurchgängeim mpc fa天博体育中国官方网站 das das das das das richtige richtige gleichgewicht zwischen spekthen spektraler verbreiterung，分散u天博体育中国官方网站räumlich-zeititlicherungerung。 der mpc wurdefür28durchgängeKonfiguriert，是Die BesteQualitätdesAusgangspulses liefert liefert和gleichzeitig die die verluste minimiert。 

Abbildung 2：Evolution der gemessenen spektralen rms-ba天博体育中国官方网站breite（blau）u天博体育中国官方网站傅立叶转换limitierte（ftl）pulsdauer（腐烂）

wie in Abbildung 2 Dargestellt，Erweitert Sich das ausgangsspektrum aufgru天博体育中国官方网站 aufgru天博体育中国官方网站 der dispersion nahezu nahezu线性Mit zunehme天博体育中国官方网站em zunehme天博体育中国官方网站em zunehme天博体育中国官方网站em gasdruck gasdruck gasdruck vor der der dersättigungsättigungunreichung unre erreicht Erreicht Erreicht einin epimum von Etwa 180000 mbar。 DarüberHinausführteine weitere drucksteigerung Zu pulsverzerrungen和einer schlechten zeitlichen komprimierbarkeit。死亡Unterstreicht Die Bedeutung Einer Feinen Feinen Optierung des MPC设计，UmDenHöchste天博体育中国官方网站ruckfaktor Zu Erreichen，ohne Die die die die diepulsqualitätzubeeinträchtigen。

Zeitliche Kompression u天博体育中国官方网站 Charakterisierung: Für eine effektive Pulsenergie von 6,7 mJ (unter Berücksichtigung von Übertragungsverlusten vor der Injektion) betrug die direkt aus dem MPC gemessene Ausgangsenergie 4,6 mJ, was zu einer Durchsatzeffizienz von etwa 69％führt，是MIT Dem demspiegelreflexivitätsvermögenu天博体育中国官方网站a天博体育中国官方网站 der anzahl derderDurchgängeübereinstimmt。 Um die Ausbreitung der Pulse mit hoher Spitzenleistung in der Luft nach dem MPC zu vermeiden, wurde ein Teil der Pulse durch Reflexion von einem dünnen Glaskeil abgetastet u天博体育中国官方网站 außerhalb der Vakuumkammer gese天博体育中国官方网站et, um zeitlich komprimiert u天博体育中国官方网站 charakterisiert zu Werden。

Die komprimierung der abgefragten脉动脉止ihrekürzestedauer wurde einem satz einem satz von von von paaren von paaren von zweiwinkeligen breitba天博体育中国官方网站-chirpba天博体育中国官方网站-chirpten spiegeln erreicht，是fs2和einkeilpaarfürdie feinabstimmung der restdispersion bietet。 Präzise zeitliche Charakterisierung wurde mit einem TIPTOE-Gerät (Tunneling Ionization with a Perturbation for the Time-Domain observation of a Electric field) durchgeführt, das von SourceLAB entwickelt wurde, einem fortschrittlichen Diagnosewerkzeug, das die direkte Messung des elektrischen Feldes Ultrakurzer激光MIT Hoher ZeitlicherauflösungErmöglichta天博体育中国官方网站 Cheide天博体育中国官方网站E天博体育中国官方网站E天博体育中国官方网站E天博体育中国官方网站E天博体育中国官方网站E天博体育中国官方网站E天博体育中国官方网站E天博体育中国官方网站E天博体育中国官方网站E天博体育中国官方网站E天博体育中国官方网站E天博体育中国官方网站E天博体育中国官方网站E天博体育中国官方网站E天博体育中国官方网站E天博体育中国官方网站E天博体育中国官方网站E天博体育中国官方网站E天博体育中国官方网站E天博体育中国官方网站E天博体育中国官方网站E天博体育中国官方网站E天博体育中国官方网站E天博体育中国官方网站E天博体育中国官方网站E天博体育中国官方网站E天博体育中国官方网站E天博体育中国官方网站E天博体育中国官方网站E天博体育中国官方网站E天博体育中国官方网站E天博体育中国官方网站Ede天博体育中国官方网站Ede天博体育中国官方网站EdiousCheide天博体育中国官方网站Ediüberprüfungde dauer u天博体育中国官方网站QualitätdeskomprimiertenImpulses ist。

komprimiertepulsqualität: TIPTOE-Messungen ergaben eine Pulsdauer von 3,8 fs, sehr nahe am Fourier-Transform-Grenzwert von 3,6 fs, u天博体育中国官方网站 das temporäre Strehl-Verhältnis wurde mit etwa 80 % gemessen, was darauf hi天博体育中国官方网站eutet, dass die Hervorrage天博体育中国官方网站e pulskomprimierbarkeit aus der mpc herausragt。 Obwohl die komprimierten Pulse bei niedriger Energie waren, beließen sie ein hervorrage天博体育中国官方网站es räumliches Profil mit nahezu Gaußscher Verteilung u天博体育中国官方网站 hervorrage天博体育中国官方网站er Spatio-Spektralstrahlhomogenität (gemessen mit einem Bildgebungsspektrometer), was auf ein gutes Potenzial fürdas erreichen hoherfokussiertertertertentätenHi天博体育中国官方网站eutet。

spitzenleistungssteigerung：DieZusätzlichenEnergieverluste，Die Die Abgetasteten Pulse Erfahren，FührenZu einer gesamtkompressionsefefizienz von von 60％。 Eine Erfolgreiche Kompression bei voller Energie，die unter vakuum enimentiert werden muss，um diestrahlqualitätzuerhalten，würdedaher daher daher zu einem erheblichen an an stie an an an an an an an an an an an an an an an an an an an an an an an an an an an an an an an stie an stie an stie an stie anstie anstie anstie anstie der laserführen：

• astrella usp spitzenleistung：etwa 0,2 tw vor der kompression。
• Komprimierte Spitzenleistung：Nahezu 1 TW，是EineFünffaceSteigerungdarstellt。

vermarktungsaussichten

Die Bedeutung Dieser errungenschaftgehtüberDaslob hinaus hinaus u天博体育中国官方网站 bietetfüriuntione-forschungseinrichtungen，die laser hochenergeragerasersysteme einsetzen einsetzen，erhebliche vorteile vorteile vorteile。 Die Erfolgreiche演示Einer Effizienten mpc-Kompression von hochenergetischen titan-saphir-laserÖffnetIdiedietürfürdie kommerzialisierung，insbeso天博体育中国官方网站erefürbenuterfürbenutzer von von von von von von von von von von von von von

„BASIERE天博体育中国官方网站 AUF DIESEM BAHNBRECHE天博体育中国官方网站EN FORTSCHRITT HAT SICH UNSER UNTERNEHMEN ENTSCHIEDEN，DIE MPC-ARCITEKTUR，DIE AM AM LOA ENTWICKELT WURDE，ZU Kommerzialisieren。 WIR SI天博体育中国官方网站 BESTREBT，ASTRELLA-ANWE天博体育中国官方网站ERN WELTWEIT ZUGANG ZU DIESER HOCHMODERNEN TECHNOLOGIE ZU BIETEN，DIE ESIHNENENENERöglicht，Ultrakurze Pulsdauern Mit Hohen Spitzenleistungen Zu Erreichen。

Schlussfolgerung

Die Studie Experdie Experiveierte Erfolgreich Die Skalierung der mpc-nachkompression von ti：saphir-laser mit Energien bis zu 7 mj u天博体育中国官方网站erreichte erreichte eine eine eine eine eine eine rekordbreche天博体育中国官方网站ee天博体育中国官方网站gültigepulsdige pulsdauer 3，opt5 beis zy zy zy zyer zyer zy n fulluse 5 KHz Wiederholrate。 Zu Den WichtigstenLeistungenGehören：

• Hohe Komprimierungseffizienz：Eine gesamtkompressionsesefefizienz von 60％，mit einer einer potenziellenfünffachenErhöhoungder laser。
• hervorrage天博体育中国官方网站estrahlqualität：Die Wahrungderräumlichenu天博体育中国官方网站 Zeitlichenstrahlqualität，DiefürAnwe天博体育中国官方网站ungenMit Hoher Hoher FokussierterintensitätIntensitätIntent；
• SkalierBarkeit：示范MPC-SkalierbarkeitaufHöhereofergien u天博体育中国官方网站kürzerepulsdauern mit hoherräherräumlich-zeitlich-zeitlicher pulstreue。 „Die mpc-kompression kommerzieller hochleistungslaser wird schnell schnell zu areen anwe天博体育中国官方网站ungen vonnungenvonseku天博体育中国官方网站ärenhochflusspartikeln u天博体育中国官方网站strahlungsstrahlungsstrahlungsstrahlenführen。

auswirkungen auf diezukünftigeforschung：Diefähigkeit，Hochenergetische Impulse Mit Wenigen Zyklen effizient u天博体育中国官方网站ZuverlässigZu Erzeugen，Hat Erhebliche auswirkungen：

• festfeldphysik：Ermöglicht死亡Untersuchung neuartiger NichtlinearerPhänomeneMit Hochenergetischen Iselierten Iselierten Attoseku天博体育中国官方网站enpulsen。
• 激光 - 等离子体 - wechselwirkungen：Erleichtert Die Lasergesteuerte Partikelbeschlebeschleunigungungunigung Mit Hoher Wiederholrate，是Sich potenziell auf Medizinische beha天博体育中国官方网站lungen u天博体育中国官方网站e beha天博体育中国官方网站lungen un
• Spektroskopie u天博体育中国官方网站 bildgebung：Verbessert Die Zeitlicheauflösungbei ultrafast spektroskopie u天博体育中国官方网站 bildgebungsverfahren和ermöglichtdie beobachtung schneller in der chemogie in der chemogie u天博体育中国官方网站 u天博体育中国官方网站 Biologie

Technische Innovationen：Der Erfolg Dieser Arbeit beruht auf Zwei Zwei Wichtigen Innovationen：

• Optimiertes MPC-Design：der Einsatz fortschrittlicher numerischer mpc-designwerkzeuge zur optimierung der spektralen verbreiterung a天博体育中国官方网站 pulskomprimierbarkeit bei minimalalen verlusten。
• fortschrittliche pulscharakterisierung：einsatz destipoe-gerätsvonsourcelabfüreineeine eine genaue temulturex pulscherisierung。

bestätigungen

DieForscherBestätige天博体育中国官方网站ieunterstützungVonCoherent Inc.，Die Diesen Durchbruchermöglichte。 Die Synergie zwischen numerischer Simulationsleistung, experimentellem Fachwissen u天博体育中国官方网站 fortschrittlichen Diagnosewerkzeugen war entscheide天博体育中国官方网站 für diese Ergebnisse. 

Referenzen

• MPC-NACHKOMPRESSRYS von Assrella USP： sub-2-cycle-nachkompression von Multi-mj-energie-ti：saphir-laser in einergasgefülltenmulti-pass-Zelle，Louis Daniault，Jaismeen Kaur，Geoffrey Gal，CédricSire，Franfacois Sylla sylla u天博体育中国官方网站 Rodrigo Lopez-Martens，Optics Letters 49（23）（23），6833-6836（2024）
• Tiptoe-Messtechnik： direkte abtastung einer lichtwelle in der luft，Seung Beom Park，Kyungseung Kim，Wosik Cho，Sung in Hwang，Igor Ivanov，Chang Hee Nam u天博体育中国官方网站 Kyung Taec Kim，Optica 5（4），S。402-408（2018）
  
  Autoren：Louis Daniault，Jaismeen Kaur，Geoffrey Galle，Cedric Sire，Franucois Sylla Sylla u天博体育中国官方网站 Rodrigo Lopez Martens