ຄວາມກ້າວໜ້າໃນເຕັກໂນໂລຊີແຫຼ່ງກຳເນີດແສງອັນຕຣາໄວໂອເລັດທີ່ຮຸນແຮງ

ຄວາມກ້າວໜ້າໃນລັງສີ ultraviolet ທີ່ຮຸນແຮງເຕັກໂນໂລຊີແຫຼ່ງແສງສະຫວ່າງ

ໃນຊຸມປີມໍ່ໆມານີ້, ແຫຼ່ງຮາໂມນິກທີ່ມີລັງສີອັລຕຣາໄວໂອເລັດສູງໄດ້ຮັບຄວາມສົນໃຈຢ່າງກວ້າງຂວາງໃນຂົງເຂດການເຄື່ອນໄຫວຂອງເອເລັກໂຕຣນເນື່ອງຈາກຄວາມສອດຄ່ອງທີ່ເຂັ້ມແຂງ, ໄລຍະເວລາກຳມະຈອນສັ້ນ ແລະ ພະລັງງານໂຟຕອນສູງ, ແລະ ໄດ້ຖືກນຳໃຊ້ໃນການສຶກສາດ້ານສະເປກຕຣຳ ແລະ ການຖ່າຍພາບຕ່າງໆ. ດ້ວຍຄວາມກ້າວໜ້າຂອງເຕັກໂນໂລຢີ, ສິ່ງນີ້ແຫຼ່ງແສງສະຫວ່າງກຳລັງພັດທະນາໄປສູ່ຄວາມຖີ່ຂອງການຊ້ຳຄືນທີ່ສູງຂຶ້ນ, ກະແສໂຟຕອນທີ່ສູງຂຶ້ນ, ພະລັງງານໂຟຕອນທີ່ສູງຂຶ້ນ ແລະ ຄວາມກວ້າງຂອງກຳມະຈອນທີ່ສັ້ນລົງ. ຄວາມກ້າວໜ້ານີ້ບໍ່ພຽງແຕ່ເຮັດໃຫ້ຄວາມລະອຽດການວັດແທກຂອງແຫຼ່ງແສງອັນຕຣາໄວໂອເລັດທີ່ຮຸນແຮງຂຶ້ນເທົ່ານັ້ນ, ແຕ່ຍັງໃຫ້ຄວາມເປັນໄປໄດ້ໃໝ່ສຳລັບແນວໂນ້ມການພັດທະນາເຕັກໂນໂລຢີໃນອະນາຄົດ. ດັ່ງນັ້ນ, ການສຶກສາ ແລະ ຄວາມເຂົ້າໃຈຢ່າງເລິກເຊິ່ງກ່ຽວກັບແຫຼ່ງແສງອັນຕຣາໄວໂອເລັດທີ່ຮຸນແຮງທີ່ມີຄວາມຖີ່ຂອງການຊ້ຳຄືນສູງແມ່ນມີຄວາມສຳຄັນຫຼາຍສຳລັບການຮຽນຮູ້ ແລະ ການນຳໃຊ້ເຕັກໂນໂລຢີທີ່ທັນສະໄໝ.

ສຳລັບການວັດແທກສະເປກໂຕຣສະກົບເອເລັກຕຣອນໃນລະດັບເວລາ femtosecond ແລະ attosecond, ຈຳນວນເຫດການທີ່ວັດແທກໃນລຳແສງດຽວມັກຈະບໍ່ພຽງພໍ, ເຮັດໃຫ້ແຫຼ່ງແສງສະຫວ່າງທີ່ມີຄວາມຖີ່ຕ່ຳບໍ່ພຽງພໍທີ່ຈະໄດ້ຮັບສະຖິຕິທີ່ໜ້າເຊື່ອຖື. ໃນເວລາດຽວກັນ, ແຫຼ່ງແສງສະຫວ່າງທີ່ມີໂຟຕອນຕ່ຳຈະຫຼຸດອັດຕາສ່ວນສັນຍານຕໍ່ສຽງລົບກວນຂອງການຖ່າຍພາບດ້ວຍກ້ອງຈຸລະທັດໃນຊ່ວງເວລາການຮັບແສງທີ່ຈຳກັດ. ຜ່ານການສຳຫຼວດ ແລະ ການທົດລອງຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງ, ນັກຄົ້ນຄວ້າໄດ້ປັບປຸງຫຼາຍຢ່າງໃນການເພີ່ມປະສິດທິພາບຜົນຜະລິດ ແລະ ການອອກແບບການສົ່ງຕໍ່ຂອງແສງ ultraviolet ທີ່ມີຄວາມຖີ່ຊ້ຳກັນສູງ. ເຕັກໂນໂລຊີການວິເຄາະສະເປກຕຣຳທີ່ກ້າວໜ້າລວມກັບແຫຼ່ງແສງສະຫວ່າງ ultraviolet ທີ່ມີຄວາມຖີ່ຊ້ຳກັນສູງໄດ້ຖືກນຳໃຊ້ເພື່ອບັນລຸການວັດແທກໂຄງສ້າງວັດສະດຸ ແລະ ຂະບວນການໄດນາມິກເອເລັກໂຕຣນິກທີ່ມີຄວາມແມ່ນຍຳສູງ.

ການນຳໃຊ້ແຫຼ່ງແສງອັນຕຣາໄວໂອເລັດທີ່ຮຸນແຮງ, ເຊັ່ນ: ການວັດແທກເອເລັກຕຣອນສະເປກໂຕຣສະກົບທີ່ມີຄວາມລະອຽດເປັນມຸມ (ARPES), ຕ້ອງການລຳແສງອັນຕຣາໄວໂອເລັດທີ່ຮຸນແຮງເພື່ອໃຫ້ແສງສະຫວ່າງແກ່ຕົວຢ່າງ. ເອເລັກຕຣອນເທິງໜ້າຜິວຂອງຕົວຢ່າງຈະຖືກກະຕຸ້ນໃຫ້ຢູ່ໃນສະພາບຕໍ່ເນື່ອງໂດຍແສງອັນຕຣາໄວໂອເລັດທີ່ຮຸນແຮງ, ແລະພະລັງງານຈົນ ແລະ ມຸມການປ່ອຍຂອງໂຟໂຕເອເລັກຕຣອນມີຂໍ້ມູນໂຄງສ້າງແຖບຂອງຕົວຢ່າງ. ເຄື່ອງວິເຄາະເອເລັກຕຣອນທີ່ມີໜ້າທີ່ຄວາມລະອຽດມຸມໄດ້ຮັບໂຟໂຕເອເລັກຕຣອນທີ່ແຜ່ແສງ ແລະ ໄດ້ຮັບໂຄງສ້າງແຖບໃກ້ກັບແຖບວາເລນຂອງຕົວຢ່າງ. ສຳລັບແຫຼ່ງແສງອັນຕຣາໄວໂອເລັດທີ່ມີຄວາມຖີ່ຊ້ຳກັນຕ່ຳ, ເນື່ອງຈາກກຳມະຈອນດ່ຽວຂອງມັນມີໂຟຕອນຈຳນວນຫຼວງຫຼາຍ, ມັນຈະກະຕຸ້ນໂຟໂຕເອເລັກຕຣອນຈຳນວນຫຼວງຫຼາຍເທິງໜ້າຜິວຂອງຕົວຢ່າງໃນເວລາສັ້ນໆ, ແລະ ປະຕິກິລິຍາຄູລອມຈະເຮັດໃຫ້ການແຈກຢາຍພະລັງງານຈົນຂອງໂຟໂຕເອເລັກຕຣອນມີການຂະຫຍາຍຕົວຢ່າງຫຼວງຫຼາຍ, ເຊິ່ງເອີ້ນວ່າຜົນກະທົບຂອງປະຈຸໄຟຟ້າອະວະກາດ. ເພື່ອຫຼຸດຜ່ອນອິດທິພົນຂອງຜົນກະທົບຂອງປະຈຸໄຟຟ້າອະວະກາດ, ມັນຈຳເປັນຕ້ອງຫຼຸດຜ່ອນໂຟໂຕເອເລັກຕຣອນທີ່ມີຢູ່ໃນແຕ່ລະກຳມະຈອນໃນຂະນະທີ່ຮັກສາກະແສໂຟຕອນທີ່ຄົງທີ່, ສະນັ້ນມັນຈຳເປັນຕ້ອງຂັບເຄື່ອນເລເຊີດ້ວຍຄວາມຖີ່ຂອງການຊ້ຳຄືນສູງເພື່ອຜະລິດແຫຼ່ງກຳເນີດແສງອັນຕຣາໄວໂອເລັດທີ່ຮຸນແຮງທີ່ສຸດທີ່ມີຄວາມຖີ່ຂອງການຊ້ຳຄືນສູງ.

ເທັກໂນໂລຢີຊ່ອງສຽງທີ່ປັບປຸງດ້ວຍສຽງສະທ້ອນຮັບຮູ້ເຖິງການສ້າງຮາໂມນິກລະດັບສູງທີ່ຄວາມຖີ່ຊ້ຳ MHz
ເພື່ອໃຫ້ໄດ້ແຫຼ່ງແສງອັນຕຣາໄວໂອເລັດທີ່ມີອັດຕາການຊ້ຳຄືນສູງເຖິງ 60 MHz, ທີມງານ Jones ທີ່ມະຫາວິທະຍາໄລ British Columbia ໃນສະຫະລາຊະອານາຈັກໄດ້ດຳເນີນການສ້າງຮາໂມນິກລະດັບສູງໃນຊ່ອງເສີມການສະທ້ອນ femtosecond (fsEC) ເພື່ອໃຫ້ໄດ້ແຫຼ່ງແສງອັນຕຣາໄວໂອເລັດທີ່ມີຄວາມຖີ່ສູງສຸດ ແລະ ນຳໃຊ້ມັນກັບການທົດລອງ electron spectroscopy ທີ່ມີຄວາມລະອຽດຕາມເວລາ (Tr-ARPES). ແຫຼ່ງແສງສາມາດສົ່ງກະແສໂຟຕອນຫຼາຍກວ່າ 1011 ຈຳນວນໂຟຕອນຕໍ່ວິນາທີດ້ວຍຮາໂມນິກດຽວໃນອັດຕາການຊ້ຳຄືນ 60 MHz ໃນຊ່ວງພະລັງງານ 8 ຫາ 40 eV. ພວກເຂົາໄດ້ໃຊ້ລະບົບເລເຊີເສັ້ນໄຍທີ່ມີສ່ວນປະກອບຂອງ ytterbium ເປັນແຫຼ່ງເມັດພັນສຳລັບ fsEC, ແລະ ຄວບຄຸມຄຸນລັກສະນະກຳມະຈອນຜ່ານການອອກແບບລະບົບເລເຊີທີ່ກຳນົດເອງເພື່ອຫຼຸດຜ່ອນສຽງລົບກວນຄວາມຖີ່ຊົດເຊີຍຂອງຊອງພາຫະນະ (fCEO) ແລະ ຮັກສາຄຸນລັກສະນະການບີບອັດກຳມະຈອນທີ່ດີຢູ່ໃນຕອນທ້າຍຂອງລະບົບຕ່ອງໂສ້ເຄື່ອງຂະຫຍາຍສຽງ. ເພື່ອໃຫ້ບັນລຸການເພີ່ມຄວາມສະທ້ອນທີ່ໝັ້ນຄົງພາຍໃນ fsEC, ພວກເຂົາໃຊ້ວົງຄວບຄຸມ servo ສາມວົງສຳລັບການຄວບຄຸມການປ້ອນກັບຄືນ, ເຊິ່ງສົ່ງຜົນໃຫ້ມີສະຖຽນລະພາບຢ່າງຫ້າວຫັນຢູ່ທີ່ສອງອົງສາອິດສະລະ: ເວລາເດີນທາງກັບຂອງວົງຈອນກຳມະຈອນພາຍໃນ fsEC ກົງກັບໄລຍະເວລາກຳມະຈອນເລເຊີ, ແລະການປ່ຽນເຟດຂອງຕົວນຳສະໜາມໄຟຟ້າທຽບກັບຊອງກຳມະຈອນ (ເຊັ່ນ: ເຟດຊອງກຳມະຈອນ, ϕCEO).

ໂດຍການໃຊ້ອາຍແກັສຄຣິບຕອນເປັນອາຍແກັສທີ່ເຮັດວຽກ, ທີມງານຄົ້ນຄວ້າໄດ້ບັນລຸການສ້າງຮາໂມນິກລະດັບສູງໃນ fsEC. ພວກເຂົາໄດ້ປະຕິບັດການວັດແທກ Tr-ARPES ຂອງແກຣໄຟ ແລະ ສັງເກດເຫັນການໃຫ້ຄວາມຮ້ອນຢ່າງໄວວາ ແລະ ການລວມຕົວຊ້າໆຂອງປະຊາກອນເອເລັກຕຣອນທີ່ບໍ່ໄດ້ກະຕຸ້ນຄວາມຮ້ອນ, ເຊັ່ນດຽວກັນກັບການເຄື່ອນໄຫວຂອງສະຖານະທີ່ບໍ່ໄດ້ກະຕຸ້ນຄວາມຮ້ອນໂດຍກົງໃກ້ກັບລະດັບ Fermi ຂ້າງເທິງ 0.6 eV. ແຫຼ່ງແສງສະຫວ່າງນີ້ໃຫ້ເຄື່ອງມືທີ່ສຳຄັນສຳລັບການສຶກສາໂຄງສ້າງເອເລັກໂຕຣນິກຂອງວັດສະດຸທີ່ສັບສົນ. ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ການສ້າງຮາໂມນິກລະດັບສູງໃນ fsEC ມີຄວາມຕ້ອງການສູງຫຼາຍສຳລັບການສະທ້ອນ, ການຊົດເຊີຍການກະຈາຍ, ການປັບຄວາມຍາວຂອງຊ່ອງຄວາມຖີ່ ແລະ ການລັອກການປະສານ, ເຊິ່ງຈະສົ່ງຜົນກະທົບຢ່າງຫຼວງຫຼາຍຕໍ່ຕົວຄູນການເສີມຂອງຊ່ອງຄວາມຖີ່ທີ່ເສີມດ້ວຍການສະທ້ອນ. ໃນເວລາດຽວກັນ, ການຕອບສະໜອງໄລຍະທີ່ບໍ່ເປັນເສັ້ນຂອງພລາສມາຢູ່ຈຸດໂຟກັສຂອງຊ່ອງຄວາມຖີ່ກໍ່ເປັນສິ່ງທ້າທາຍເຊັ່ນກັນ. ດັ່ງນັ້ນ, ໃນປະຈຸບັນ, ແຫຼ່ງແສງສະຫວ່າງປະເພດນີ້ຍັງບໍ່ໄດ້ກາຍເປັນແສງອັນຕຣາໄວໂອເລັດທີ່ຮຸນແຮງທີ່ສຸດ.ແຫຼ່ງແສງສະຫວ່າງຮາໂມນິກສູງ.