Generación de luz no lineal y extrema
Generación de armónicos altos
Una de las aplicaciones más sofisticadas de los pulsos de femtosegundo de alta energía es la generación de armónicos altos.
Presentación del producto
¿Qué es la generación de armónicos de alto orden?
Una de las aplicaciones más sofisticadas y fascinantes de los pulsos de femtosegundo de alta energía es el proceso de generación de armónicos de alto orden (HHG). Al enfocar pulsos láser intensos en una diana de gas, se pueden generar armónicos de orden mucho más alto que lo posible con materiales no lineales sólidos convencionales, extendiéndose ampliamente al intervalo del ultravioleta extremo (EUV) o incluso de los rayos X blandos. Al mismo tiempo, gracias a la amplia anchura de banda y a la corta longitud de onda, los pulsos resultantes pueden incluso alcanzar la escala del attosegundo.
Modelo de tres pasos
En general, el proceso de generación de armónicos de alto orden (HHG) puede describirse mediante un modelo semiclásico simplificado de tres pasos. Primero, un campo láser intenso suprime temporalmente el potencial de Coulomb de un átomo. A continuación, un paquete de ondas electrónico puede atravesar por efecto túnel hacia el continuo y es acelerado por el campo láser impulsor. Cuando el campo láser impulsor se invierte, el paquete de ondas electrónico es atraído de nuevo hacia el núcleo atómico para interferir con el paquete de ondas electrónico residual ligado en el estado fundamental del sistema. La interferencia da lugar a una ráfaga de fotones coherentes con energías fotónicas de decenas a miles de electronvoltios (eV). Dado que este proceso se repite en cada medio ciclo del campo láser, la interferencia entre pulsos consecutivos produce armónicos de alto orden impares de la frecuencia fundamental y, en el dominio temporal, un tren de pulsos de attosegundo.
Intensidades y cadencia de repetición
La generación de armónicos de alto orden (HHG) requiere típicamente intensidades láser del orden de 10¹⁴ W/cm² para distorsionar el potencial de Coulomb, de modo que el electrón pueda salir por efecto túnel y ser acelerado a altas energías. Tales campos se obtienen habitualmente con sistemas de alta potencia de pico, como los sistemas de amplificación paramétrica óptica de pulsos chirpeados (OPCPA). No obstante, la generación de armónicos de alto orden también se ha demostrado empleando la radiación fundamental directa de los láseres de femtosegundo CARBIDE y PHAROS. Las fuentes láser basadas en Yb despiertan gran interés por sus elevadas cadencias de repetición. Tradicionalmente, la generación de armónicos de alto orden ha estado limitada a bajas cadencias de repetición de pulso, que no superan unos pocos kilohertz. Muchas aplicaciones científicas de la generación de armónicos de alto orden podrían beneficiarse de cadencias de repetición más altas. Por ejemplo, la espectroscopia de fotoemisión resuelta en el tiempo está limitada, por efectos de carga, en el número de fotoelectrones emitidos por pulso, de modo que las estadísticas solo pueden mejorarse operando a cadencias de repetición más altas. Se ha informado de la generación de armónicos de alto orden a 100 kHz con el láser de femtosegundo PHAROS, enfocando su radiación tanto en geometría de cámara de gas como capilar.
EUV de mesa
Las soluciones de mesa para la generación de luz EUV ultrarrápida, de alta cadencia de repetición y coherente permiten experimentos que antes solo eran posibles en grandes instalaciones de sincrotrón. Los sistemas láser compactos mejoran la disponibilidad, la fiabilidad y la estabilidad de las fuentes de generación de armónicos de alto orden (HHG).
