超快光纖激光器應(yīng)用于特殊材料的研究
通過新的應(yīng)用與傳統(tǒng)激光器 市場的占有率對比，光纖激光器的市場進(jìn)一步提升是有可能的。研究人員也正在使超快光纖激光技術(shù)應(yīng)用在多用戶應(yīng)用上，如斯坦福SLAC 國家加速器實(shí)驗(yàn)室(National Accelerator Laboratory in Stanford)和勞倫斯伯克利國家實(shí)驗(yàn)室（LBNL）(Lawrence Berkeley National Laboratory in Berkeley)，他們都在加利福尼亞州。同步加速器和自由電子激光器（FELs）的發(fā)展，給研究者提供了通往更亮、更短的X 射線源。多年來，斯坦福同步輻射光源（SSRL）提供X 射線脈沖，研究材料的分子和晶體結(jié)構(gòu)。最近，一個“低-α 模式”的研發(fā)，X 射線脈沖可達(dá)到1 ps。 10}< n _I
U\y:\+e l
同時，在斯坦福直線加速器中心（SLAC）的直線加速器相干光源(LCLS)提供亞百飛秒脈沖，在波長短至0.15nm 時大約1012 個X 射線光子。這些超快穩(wěn)固的X 射線脈沖，同時具有高的空間和時間的連貫性，使新的科學(xué)領(lǐng)域的研究從3-D 成像和重要的生物分子動力學(xué)研究到表征物質(zhì)的瞬時狀態(tài)研究。 s$ g3__|Y
e92,@
在同步加速器和自由電子激光器（FELs）里，能量是通過電子束在一變化的磁場中傳遞得到的。電子行進(jìn)路線受變換極性的磁體陣列影響，來回彎曲，導(dǎo)致以光的形式釋放能量。就同步加速器而言，激光是空間不連續(xù)的，典型脈沖是100fs，但是自由電子激光器（FELs）發(fā)射出強(qiáng)烈的空間相干光光束，脈寬短至幾十飛秒。為了工作在穩(wěn)定的X 射線波長，電子束必須緊束，以便他們與釋放出來的光相互相干（有效地實(shí)現(xiàn)受激輻射）。 -sqd?L.p
#M ;j*IBl*
因?yàn)樽杂呻娮蛹す馄鱂EL 沒有諧振腔并且是一個單通的設(shè)備，需要一束非常明亮的激光束來達(dá)到增益飽和狀態(tài)。有時這是通過使用傳統(tǒng)的超快激光源（如的Nd：YLF 或摻鈦藍(lán)寶石），激發(fā)在加速的射頻區(qū)域中的光電陰極，充當(dāng)電子注射器來實(shí)現(xiàn)的。通過超快激光鎖定到主時鐘得到同步信號。主時鐘正在控制直線性加速器。 OV2/?
3le$0f:O
[attachment=73857] z"%{SI^
圖1. 同步器原理圖/結(jié)構(gòu)簡圖 {Qba`lOkq
另外，世界各地的一些同步加速器，使用傳統(tǒng)的超快光源，時間分辨束線（time-resolved beamlines）已經(jīng)被開發(fā)，實(shí)現(xiàn)泵浦探測-研究。然而，對于這每一個結(jié)構(gòu)，一個重大的缺陷是：傳統(tǒng)的固態(tài)超快放大器通常消耗巨大的光學(xué)平臺，并需要日常維護(hù)保證它最佳的性能。 ~v>3lEGn*
D /)E[Fv+
斯坦福大學(xué)教授亞倫林登貝格（Aaron Lindenberg）在斯坦福同步輻射實(shí)驗(yàn)室使用Calmar公司Cazadero 系列的一鍵式超快光纖激光器克服了這個問題。設(shè)計應(yīng)用在OEM 醫(yī)療和微電子加工，激光器結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，設(shè)置簡單，方便安裝，便于調(diào)整光束。此外，它的高脈沖能量（高達(dá)20uJ <500fs）和高重頻發(fā)揮了斯坦福同步輻射實(shí)驗(yàn)室的優(yōu)勢。實(shí)現(xiàn)了一個良好的信噪比（time-resolved）的時間分辨的研究。 #=uV, dw
"UY lC0 S\
[attachment=73858] TTagZI$
圖2. 互相關(guān)cross-correlation 信號同步發(fā)生器脈沖寬度 K0A[xkX6
在林登貝格的初步實(shí)驗(yàn)中，工作頻率在1.28MHz 的超快光纖激光器，已經(jīng)成功被鎖相到同步加速器476MHz 射頻信號上（如圖1），定時抖動時間小于1ps，而且直接被用于測量X射線脈寬。圖2 顯示在脈沖X 射線模式下同步脈沖的直接測量結(jié)果。實(shí)驗(yàn)是由激光器鎖相的1030nm 輸出光通過自相關(guān)產(chǎn)生的500nm 可見光進(jìn)入硼酸鋇晶體，檢測的混頻信號在340nm。記錄的最短的脈沖寬度~3ps。 .+)
AeGh
q
|