登录
 机构网站
  1. 首页
  2. 情报产品
  3. 快讯详情

《在自由电子激光器上控制阿秒光脉冲》

  • 来源专题：重大科技基础设施领域知识集成服务平台
  • 编译者： 魏韧
  • 发布时间：2020-09-14

  • 液体和固体中的化学反应和复杂现象取决于电子的运动和结构。但这些运动发生的时间极短，通常只有几百阿秒（1阿秒=10-18秒）。只有持续时间与此相当的光脉冲才能拍摄电子动力学的快照。由弗莱堡大学领导的国际研究小组（包括来自欧洲X射线自由电子激光设施（EuXFEL）的科学家），首次可靠地产生、控制和表征来自自由电子激光器的亚秒级光脉冲。成果已发表在《自然》上。
    这些脉冲可用于研究分子或晶体中电子在第一时间的响应，具备形成电场的能力，能够控制电子运动。长远目标是优化基本过程，例如光合作用或材料中的电荷分离。研究团队开辟了实时控制电子动力学的新方法，大大提高EuXFEL的化学反应研究以及电子装置的开发速度。该实验是在的Trieste自由电子激光器上进行的，该激光器可以在具有完全可控相对相位的极端紫外光谱范围内合成具有不同波长的光。
    EuXFEL的科学主任Serguei Molodtsov教授说：“EuXEFL和科学界正在激烈讨论阿秒X射线脉冲的产生和使用。这些结果表明在自由电子激光器上实现阿秒科学是可能的。”

  • 原文来源：https://www.xfel.eu/news_and_events/news/index_eng.html?openDirectAnchor=1754&two_columns=0
134浏览量
原文链接
相关报告

  • 《前沿 | 基于时间透镜的片上超快飞秒脉冲激光器》
    • 来源专题：光电情报网信息监测服务平台
    • 编译者：husisi
    • 发布时间：2022-11-28
    • 集成飞秒脉冲和频率梳源是包括微波光子学、光谱学、频率转换、激光雷达等在内的广泛应用的关键组件。科学家们一直以来都希望构造一种可以集成到芯片上的高质量超快脉冲光源。但是目前可以发射超快脉冲的可调谐飞秒激光器体积过大，不能有效集成到半导体晶圆上。 近日，美国哈佛大学的研究人员成功将飞秒脉冲源集成到由铌酸锂制成的光子芯片上(Nature, doi: 10.1038/s41586-022-05345-1)。他们使用级联低损耗电光振幅和相位调制器以及啁啾布拉格光栅chirped Bragg grating，形成时间透镜系统。该器件由连续波分布反馈激光器芯片驱动，并由单个连续波微波源控制，无需任何稳定或锁定。实验测量了520-fs脉冲序列，重复频率为30千兆赫，平顶光谱具有12.6纳米的10分贝光学带宽，单个梳线功率高于0.1毫瓦，脉冲能量为0.54皮焦。 图 时间透镜将连续波单色激光束转换为高性能片上飞秒脉冲源 传统的透镜通过衍射，也就是改变光线的相位来将其聚焦在一个焦平面上。另一方面，时间透镜以类似的方式“弯曲”光束，但它们在时间而不是空间上改变光束的相位。通过这种方式，以不同速度传播的不同颜色的光被重新计时，以便它们都同时到达焦平面。时间透镜系统从激光芯片中获得连续波单色激光束，并通过一个振幅调制器、相位调制器和色散介质运行。首先，连续波单色激光通过振幅调制器，该调制器可以控制通过时间透镜的光量以适应时空 "孔径"，这一功能类似于传统透镜中的光圈。然后，光通过透镜的“弯曲”部分传播，在相位调制器的作用下产生不同颜色的频率梳。最后，光沿着波导进入鱼骨光栅，通过群延迟色散改变了不同波长光的速度，以便它们同时到达焦平面。 研究团队将上述三个元件集成到了由2 微米厚的衬底支撑的600 纳米厚的铌酸锂薄膜上的25×4 毫米的空间。据研究人员称，该器件可高度调谐，由于铌酸锂的电光特性，所需功率显著降低。该研究的第一作者Mengjie Yu在一份报道中表示，随着设备变得更小、更集成，节省空间的同时也节省了能源，性能也会越来越优异。 接下来，研究团队计划探索这种超快飞秒脉冲激光器的一些应用，比如光学时钟、天文光谱仪、量子网络等。
    801浏览量
    原文链接

  • 《探索 | 超快激光脉冲可以减少数据存储能量需求》
    • 来源专题：光电情报网信息监测服务平台
    • 编译者：husisi
    • 发布时间：2024-01-19
    • 磁铁和激光实验的发现可能是节能数据存储的福音。 “我们想研究光磁相互作用的物理学，”Rahul Jangid说，他领导了该项目的数据分析，同时在加州大学戴维斯分校副教授Roopali Kukreja的指导下获得了材料科学与工程博士学位。“当你用非常短的激光脉冲击中磁畴时会发生什么?” 域是磁铁内从北极翻转到南极的区域。此属性用于数据存储，例如在计算机硬盘驱动器中。 Jangid和他的同事们发现，当磁铁被脉冲激光击中时，铁磁层中的畴壁以大约66公里/秒的速度移动，这比以前认为的速度限制快了大约100倍。 以这种速度移动的域壁可能会极大地影响数据的存储和处理方式，从而提供更快、更稳定的内存，并降低自旋电子学设备的能耗，例如硬盘驱动器，这些设备使用磁性金属多层内的电子自旋来存储、处理或传输信息。 “没有人认为这些墙可以这么快地移动，因为它们应该达到极限，”Jangid说。“这听起来绝对是香蕉，但这是真的。” 这是“香蕉”，因为沃克击穿现象，它表示域壁只能以给定的速度被推到这么远，然后它们才能有效地分解并停止移动。然而，这项研究提供了证据，证明可以使用激光以以前未知的速度驱动畴壁。 虽然笔记本电脑和手机等大多数个人设备使用更快的闪存驱动器，但数据中心使用更便宜、更慢的硬盘驱动器。然而，每次处理或翻转一点信息时，驱动器都会使用磁场通过线圈传导热量，从而燃烧大量能量。如果驱动器可以在磁层上使用激光脉冲，则设备将在较低的电压下运行，并且位翻转所需的能量将大大减少。 目前的预测表明，到2030年，信息和通信技术将占世界能源需求的21%，从而加剧气候变化。Jangid和合著者在12月19日发布在《物理评论快报》杂志上的一篇题为“超快光学激发下的极端域壁速度”的论文中强调了这一发现，这一发现正值寻找节能技术至关重要的时候。 为了进行这项实验，Jangid和他的合作者，包括来自国家科学技术研究所的研究人员;加州大学圣地亚哥分校;科罗拉多大学、科罗拉多斯普林斯大学和斯德哥尔摩大学使用了位于意大利的里雅斯特的自由电子激光辐射多学科研究设施，这是一种自由电子激光源。 “自由电子激光器是疯狂的设施，”Jangid说。“这是一个2英里长的真空管，你取少量电子，将它们加速到光速，最后摆动它们以产生如此明亮的X射线，如果你不小心，你的样品可能会被蒸发。把它想象成把所有落在地球上的阳光都聚焦在一分钱上——这就是我们在自由电子激光器上有多少光子通量。 在费米，该小组利用X射线来测量当具有多层钴，铁和镍的纳米级磁体被飞秒脉冲激发时会发生什么。飞秒定义为负十五秒的 10 到负十五秒，或十亿分之一秒的百万分之一。 “一秒钟的飞秒比宇宙年龄的天还要多，”Jangid说。“这些都是非常小、极快的测量，很难让你头脑清醒。” Jangid正在分析数据，发现正是这些超快激光脉冲激发了铁磁层，导致了畴壁的运动。基于这些畴壁的移动速度，该研究认为，这些超快激光脉冲可以切换存储的信息位，比现在使用的基于磁场或自旋电流的方法快约1000倍。 该技术远未实际应用，因为当前的激光器消耗大量功率。然而，Jangid说，类似于光盘使用激光存储信息和CD播放器使用激光播放信息的过程可能会在未来奏效。 接下来的步骤包括进一步探索使超快的畴壁速度高于先前已知极限的机制的物理特性，以及对畴壁运动进行成像。 这项研究将在Kukreja的领导下在加州大学戴维斯分校继续进行。Jangid现在正在布鲁克海文国家实验室的国家同步加速器光源2进行类似的研究。 “超快现象有很多方面，我们才刚刚开始了解，”Jangid说。“我渴望解决一些悬而未决的问题，这些问题可能会开启低功耗自旋电子学、数据存储和信息处理领域的变革性进展。”
    386浏览量
    原文链接