极紫外光梳的耦合输出方式比较研究

极紫外(XUV)光梳是近些年诞生的一种相干性良好的极紫外光源,它在精密谱测量以及强场物理领域有诸多应用。在极紫外光梳的产生过程中,极紫外光的耦合输出方式决定了其耦合输出效率、光强和频谱范围,是极紫外光梳产生装置中极其重要的一环。基于自主搭建的极紫外光梳平台,分别使用布儒斯特片和微纳光栅进行极紫外光的耦合输出,均可以得到微瓦量级的谐波输出。对比这两种方法可得,微纳光栅方法最终获得的谐波功率更高,空间结构也更加理想。而布儒斯特片易于制作、安装、清洁和更换,但作为透射型元件,其引入的非线性效应不利于极紫外光梳的性能优化。该研究为搭建性能优异的极紫外光梳系统提供了重要参考。

极紫外波段的少电子原子精密光谱测量

基于少电子原子体系的精密光谱测量为“质子半径之谜”、量子电动力学高精度检验等重大科学问题的解决带来曙光,因此备受关注.然而,少电子体系许多重要的跃迁谱线位于真空/极紫外波段,缺少合适的窄线宽光源是阻碍其测量精度进一步提升的主要原因之一.近年来,基于稀有气体高次谐波过程产生的极紫外窄线宽相干光源为精密测量这些跃迁谱线带来了新的机遇.最新研究表明,极紫外光梳的最短波长可至12 nm,最高功率可至mW量级,线宽可至0.3 MHz;而极紫外波段的拉姆齐光梳亦可以实现kHz量级的光谱精度,且其工作波长有潜力覆盖整个极紫外波段.本文重点介绍少电子原子极紫外波段精密光谱测量相关技术方法与研究进展.首先简要介绍基于少电子原子体系精密光谱测量的科学意义;随后介绍极紫外波段少电子原子体系精密光谱测量方法,即基于极紫外光梳的直接频率梳光谱方法和极紫外波段的拉姆齐频率梳光谱方法;然后介绍利用这些方法开展少电子原子体系精密光谱实验测量以及相关精密谱理论计算方面的研究进展,以及这些方法在其他相关研究中面临的重要机遇;最后给出未来工作展望.

极紫外光学频率梳的频谱拓展与功率提升(特邀)

频谱覆盖范围和输出功率是衡量极紫外光学频率梳(简称“极紫外光梳”)性能和实现其广泛应用的重要参考依据。本研究利用固体芯光子晶体光纤展宽驱动光光谱,采用啁啾镜精确补偿色散,以实现驱动光源脉宽的压缩,进而提升飞秒共振增强腔内峰值功率,达到拓展极紫外光梳频谱覆盖范围与提升其输出功率的目的。最终实现了重复频率约为80 MHz、平均功率约为50 W、脉宽约为56 fs的驱动光脉冲,以及高达9.3×10^(13)W/cm^(2)的峰值光强。结合Xe、Kr以及Ar的高次谐波产生过程,实现了最短波长约为30 nm(对应35阶谐波)的极紫外光梳,其61 nm(对应17阶谐波)处的耦合输出功率可达9.3μW。本研究为后续利用极紫外光梳实现少电子原子分子的精密光谱测量奠定了窄线宽光源方面的基础。