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极紫外光梳的耦合输出方式比较研究.docx
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极紫外光梳的耦合输出方式比较研究.docx
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摘要
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。
Abstract
Extreme ultraviolet (XUV) comb is a newly developed coherent laser source in the
extreme ultraviolet region. It has numerous applications not only in the field of precision
spectroscopic measurement but also in strong field physics. The out-coupling methods
for XUV comb are extremely crucial in building an XUV comb as they determine the out-
coupling efficiency, light intensity, and spectral range of the comb. Based on a home-
build XUV comb system, we use the Brewster plate and the self-designed micro-nano
grating to out-couple the generated XUV light. With both methods, we can obtain
harmonics with a power of microwatt level. Comparing the two methods, we can obtain
higher harmonic power and better spatial structure with the micro-nano grating method,
while it is easier to obtain, install, clean, and replace the Brewster plates. However, as a
transmitting optical element, it introduces nonlinear effects and thus hinders the
performance of the XUV comb setup. Our study provides important information for
building an XUV comb setup with outstanding performance.
1 引言
21 世纪初,科学家们通过对钛宝石激光器的重复频率和载波-包络偏置频率进行精确锁定,首
次实现了光学频率梳,简称光梳
[1]
。光梳兼具宽光谱和窄线宽的特性,自问世以来,就作为一种
便捷的精密测量工具,广泛应用于各个领域,如高精度微波源产生、基本物理常数测量、引
力波测量、超稳光学原子钟等
[1-6]
。作为光梳技术在高频域(>2.5×10
15
Hz)的拓展,极紫外
(XUV)光学频率梳技术
[7-8]
的诞生进一步促进了极紫外波段的精密测量的应用,如开展 He
+
和
Li
+
等少电子离子的精密谱测量,以实现量子电动力学理论的高精度检验
[9-10]
,确定核电荷半径
和进行基本物理常数的精确测量
[11-13]
,寻找 Th 钟跃迁谱线
[14-17]
,利用光梳直接冷却原子、离
子
[18]
等。
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