白皮书
fomtsecond天博综合体育app下载器可提供对极端操作机制的交钥匙访问
Asserlla再生天博综合体育app下载器的优势梁质量和长期稳定性使其成为极端运行式实验的理想交钥匙发动机，这些实验以前需要复杂的来源和相当大的激光专业知识。该白皮书解释了如何使用这种工业级超快天博综合体育app下载器的脉冲宽度短于5 fs，将EUV波长降至13 nm，并执行持续48小时的宽带二维光谱扫描。
钛：蓝宝石再生天博综合体育app下载器
虽然越来越多地使用较新的激光材料（例如ytterbium doped纤维）在飞秒科学中的应用中使用，但独特的带宽和钛的特征是蓝宝石（TI：蓝宝石）的独特带宽和增益特征，这意味着这种富裕的技术是不受欢迎的脉搏，并且最多的脉搏不断繁多，并且最繁荣的脉搏，或者是高度的脉搏。重复率为1-5 kHz。实现这些性能的最佳激光体系结构是基于带有再生天博综合体育app下载综合体育app下载器的Chirped Pulse天博综合体育app下载综合体育app下载（CPA）。在这里，将〜80 MHz Ti的输出：蓝宝石飞秒振荡器拉伸（搅动）至数十秒钟，然后通过快速的光学门掉落到Kilohertz域，然后在由单个或多稳态天博综合体育app下载综合体育app下载的Q- Q-Switched Green Laser泵送。然后将天博综合体育app下载综合体育app下载的脉冲 - 输入脉冲的复制品 - 然后将其压缩到初始脉冲持续时间。像连贯的垂直集成的激光制造商提供了所有这些组件 - 振荡器，天博综合体育app下载综合体育app下载器，泵激光器 - 作为单独的设备，可以合并以实现所需的性能。为了使扩大的飞秒脉冲可用于最广泛的用户群，我们还提供了“单箱”天博综合体育app下载综合体育app下载器，其中所有这些组件都集成在一个稳健的激光头中。
直到最近，商业ti：复杂性和性能之间的蓝宝石系统都有明显的权衡。开放的体系结构系统启用了最短的脉冲宽度和最高脉冲能的访问，而单箱集成天博综合体育app下载器则提供了更简单的 - 通常是按钮 - 易于使用，以实现最先进的性能。现在，随着连贯的Astrella系列等下一代集成天博综合体育app下载器的变化，这种天博综合体育app下载器的较高能量和较短的脉冲持续时间大大降低了差距，而多盒更复杂的多盒天博综合体育app下载器。与市售且精致的配件一起，Assrella现在提供了对以前仅在少数专家Laser Labs中使用的运营方式的交钥匙访问。
工业简单和可靠性
紧凑型包中的性能只是增加采用超快天博综合体育app下载器所需的要求的一部分； Astrella还将易用性与可靠性和长期稳定性相结合。这种坚固的可靠性/稳定性是程序相干调用的结果超快科学的工业革命。这涵盖了设计方法，材料资格和采购的全面程序，以及停止/HASS测试协议。在停止（高加速的生命测试）中，原型经过迭代测试，以破坏，重新设计和重新测试，以消除任何固有的弱点。 HASS（高度加速的压力筛查）在最终运输之前，压力生产单元超出了其指定的操作环境。这将筛选出制造，包装等方面的任何缺陷。图1显示了一个装有我们自定义的停止/HASS测试室中的Alterella。
图1：停止/HASS测试和筛选是使Atrasella天博综合体育app下载器中工业可靠性的关键因素
结果，Astrella在800 nm时以每脉冲高达7 MJ，<35 fs脉冲宽度以1 kHz的重复速率提供推杆性能。所有激光组件都处于紧凑型（26厘米x 79厘米x 125厘米）的头部。这些天博综合体育app下载器还提供出色的长期稳定性，这在诸如二维（2D）光谱之类的实验中至关重要，其中数据采集时间可能跨越数十小时。
在物理，光化学和材料科学方面的几个重要新兴应用都需要较短的脉冲宽度和/或非常短的波长 - 例如，要产生极端的紫外线（EUV）脉冲或脉冲的脉冲宽度或脉冲宽度。来自Astrella的变换量有限的脉冲的特征是低振幅噪声和高相位稳定性以及远光质量（M2<1.25）。这意味着脉冲也是驱动非线性光学过程以达到这些极端操作域的理想选择。
二维光谱
超快天博综合体育app下载器最苛刻的应用是二维光谱的各种实施例。在常规光谱法中，将光信号（IR吸收，拉曼散射等）记录为激发波长的函数。在过去的十年中，二维光谱技术的许多变化变得越来越流行。这里使用尽可能大的带宽激光脉冲来确定分子振动或电子水平耦合的强烈不同，以及这些耦合的逐渐变化时间。该数据通常以二维轮廓为图。如图2所示。振动轮廓的形状还提供了信息，以使激发态寿命的同质和异质成分独立确定。
尽管2D光谱概念最容易理解何时在频域中绘制，但在大多数实验中，数据被作为时域中的傅立叶变换获取。这是使用从飞秒源到同时跨越感兴趣频率区域的宽带脉冲来完成的。在这里，单个宽带源和脉冲塑形器生成脉冲序列。两个紧密同步的脉冲之间的时机转换为频域，并扫描两对之间的时机可以确定逐渐寿命，这有时称为3D数据。 在中获取更详细的解释xiong白皮书。
图2的方向催化剂根据HD 2D SFG数据和反射模式IR光谱的数据确定的金表面，使用密度功能理论（DFT）模拟。方向“ a”是首选。蓝色棍子代表振动模式方向。插图显示了本研究中的2D数据图 - 溶液中催化剂的催化剂的2D SFG数据和2D IR数据显示。
加利福尼亚大学圣地亚哥分校的Wei Xiong教授正在使用2D光谱检查来检查异质催化剂如何 - RE（DICN -BPY）（CO）（CO）3Cl-与金表面结合，并且该结合如何影响其动力学（见图2）。该化学物质是一种co2还原催化剂，因此是可持续能源方案的候选者。
Xiong的团队正在基于总和频率产生（SFG）进行实验，这是Xiong最初是Martin Zanni实验室的研究生开发的一种技术。 2D SFG是研究表面结合催化剂的理想选择，因为SFG振动信号仅在表面和相接口上产生。这在很大程度上消除了由于未结合的催化剂分子而导致的潜在巨大的背景噪声。但是，由于催化剂被绑定为单层，因此SFG信号本身极为弱。并且由于信号对激光强度具有非线性依赖性，因此高脉冲能和短脉冲宽度绝对必不可少。这就是为什么Xiong选择了Astrella作为这项工作的原因。他引用的其他原因是在Astrella上作为实验室的主要超快来源进行投资，是其易用性和长期稳定性。 “要在不同的延迟时间（3D数据）中获得一套完整的光谱，我们有时必须平均数据48小时，这给激光稳定性带来了极大的需求。在此期间，重要的是，天博综合体育app下载器输出稳定并且不在光束指向，光束指向，脉冲质量，脉冲能量等上漂移的情况下，我们可以在越过这些长期数据运行的同时，可以在laster的同时进行连接的稳定性。 Xiong的组已使用此设置来确定催化剂在金表面上的特定取向（见图2），以及表面结合对关键振动之间动态耦合的影响。
简单地访问高能sub-5-fs脉冲
Assrella提供的交钥匙可访问脉冲宽度短于35 fs的脉冲宽度超过7 mJ。然而，在物理，光化学和材料科学方面的几个重要新兴应用都需要较短的脉冲和/或更高的峰值功率，例如，要产生Attosent X射线脉冲，或创建相对论电子的爆发。最近，Cooherent与伦敦帝国帝国学院的John Tisch教授和Daniel Walke教授合作，来自Sphere Ultrafast Photonics的科学家从Astrella天博综合体育app下载器中利用Theky简单性和稳定的光束质量，以高达2 MJ的脉冲能量达到5 FS脉冲宽度。如图3所示，该设置的关键要素是Tisch的组开发的差泵泵的空心纤维压缩机（HFC），该组用于生成超短脉冲。另一个重要组成部分是球队开创的D-SCAN脉冲压缩/测量系统。
图3：实验设置用于5 fs脉冲产生和测量。连贯的Attrella天博综合体育app下载器的输出将透镜（F = 1 m）聚焦于250μm的内直径，差异化的空心核纤维，并用霓虹灯或氦气加压。通过波板偏置器组合（未显示），从ASTRELLA的脉冲能在0-7 MJ的范围内控制。从空心芯纤维中的频谱扩大的输出被凹面的银镜（F = 0.75 m）重新汇合，然后再通过D-SCAN蓝色系统压缩和测量。 D-scan测量头只需要几个平均功率，因此，横梁插图器可用于从空心纤维中采样瓦特水平（〜1 mJ @ 1 kHz）梁。进入梁垃圾箱的光束通常可以进行实验。 （插图显示了时间域中的典型D-scan输出数据，傅立叶变换有限的脉冲和实际检索脉冲，在这种情况下显示持续时间为5.1 FS FWHM。
这种方法利用了含有贵重气体的空心纤维中自相调制（SPM）引起的光谱拓宽。纤维充当介电波导，限制梁并允许以高强度的长度相互作用。事实证明，这种已建立的方法可以使高功率（最多5 MJ）以KHz重复速率生成很少的周期激光脉冲。
这里的关键创新是差异泵送HFC。正如Tisch和其他人开创的那样，差分泵降低了激光强度最高的纤维入口的血浆形成。 （在静态气体充满的空心纤维中，输入一侧的血浆形成会降低耦合效率和射击稳定性，通过改变最佳的焦点在入口处的大小和位置。）Astrella脉冲通过1米的焦距镜头焦点焦点焦点，到160 µm的1米长度镜头镜头，在〜160 µm aft if 〜160 µm中。该系统一次一次反复运行多个小时，而没有任何主动的反馈或重新对齐，因为来自Asserella天博综合体育app下载器的稳定性输入光束很高。
有几种可以表征飞秒脉冲的各个方面的方法，但是此演示中使用的D-SCAN单元具有许多优势，包括其在几个循环策略中具有世界录制持续时间（降至单周期脉冲）的能力（直至单周脉冲）。总体使用速度和速度使D-Scan成为HCF测量和优化的理想工具。首先，它可以在单个单元中执行压缩/控制和时间测量。其次，这是一种强大的独立工具，非常容忍输入光束未对准（甚至几个度），因此很快就设置了。第三，它是快速的，对于Kilohertz脉冲重复率，在不到1分钟的时间内提供了完整的脉冲表征（相和振幅）。
如图3中的数据图所示，这种紧凑而相对简单的设置可在Millijoule级别使用脉冲能量的脉冲宽度访问5 fs的脉冲宽度。获取对该的更详细的描述演示
连贯的宽带EUV（12-50 nm）脉冲的便捷来源
通过扩增的飞秒激光脉冲泵送时，可以为高谐波生成（HHG）配置并优化装有惰性气体的波导，以达到短波长状态，例如极端紫外线（EUV）。 Coohent和K-M实验室进行的最新协作测试表明，Astrella的功率，稳定性和光束质量使其非常适合驱动高谐波生成（HHG）波导设备，例如KMLABS XUUS4™系列。 （与HFC脉冲压缩机一样，通过差分抽水来实现最佳性能，可以在设备沿设备沿压力梯度产生压力梯度。）就像激光的发明近几十年来彻底改变了科学和技术一样，桌面相干性激光源的发展在EUV和Shorter short a天博综合体育app下载 Shortter a天博综合体育app下载 Shorterments上可能对LASERTEMS产生影响，需要在科学和技术上进行技术影响。
图4：用于生成EUV脉冲的设置的示意图。插图显示HHG气体为氦气，优化的输入脉冲能为6M时，EUV脉冲的记录频谱。不同谐波的光谱带宽（FWHM）约为。 0.75 nm。
图4显示了此成功的HHG演示中使用的主要组件。使用EUV成像光谱仪，然后使用EUV CCD阵列检测器分析HHG。当氩气被用作填充气体时，输出由以35 nm处为中心的几个谐波组成。当使用氦气时，输出在深紫外线中以13.5 nm为中心。或者，波导可以用较重的惰性气体之一 - 氙气或krypton填充，以产生更长的波长谐波。在所有情况下，都发现HHG的最佳输入脉冲能小于Assrella的输出脉冲能量，而将使用额外的脉冲能量进行合并实验的选择，例如进行泵探针型研究。
EUV光谱的形状（见图4）是几个因素的结果，包括在脉搏时脉冲时期激光的峰值强度，重新吸收了惰性气体中较长波长的重新吸收，以及否定算法的传播，这些均可拒绝 - 否则均可及其基础。获取对该的更详细的描述HHG测试。
摘要
具有宽带的带宽，EUV波长和/或Ultrashort（5 fs）脉冲宽度的相干脉冲已有很长时间了，但是先前需要获得这些脉冲参数的来源的复杂性，这些来源将其用于一些特殊实验室的用途，并限制了特殊实验室，并占据了特殊实验室的使用。现在，交钥匙天博综合体育app下载器的可用性和可靠但复杂的配件可简单地访问极端飞秒的性能，从而使从Attosecond物理学到多维光谱的应用受益。