Pembangkitan cahaya nonlinear dan ekstrem
Pembangkitan harmonik tinggi
Salah satu penerapan paling canggih pulsa femtosekon berenergi tinggi adalah pembangkitan harmonik tinggi.
Pengantar produk
Apa itu pembangkitan harmonik tinggi?
Salah satu penerapan paling canggih dan menarik pulsa femtosekon berenergi tinggi adalah proses pembangkitan harmonik tinggi (HHG). Dengan memfokuskan pulsa laser intens ke sasaran gas, dapat dibangkitkan harmonik berorde jauh lebih tinggi daripada yang mungkin dengan bahan nonlinear zat padat konvensional, hingga menjangkau rentang ultraviolet ekstrem (EUV) atau bahkan sinar-X lunak. Pada saat yang sama, berkat pita lebar dan panjang gelombang yang pendek, pulsa yang dihasilkan bahkan dapat mencapai skala attodetik.
Model tiga langkah
Secara umum, proses pembangkitan harmonik tinggi (HHG) dapat diuraikan dengan model tiga langkah semiklasik yang disederhanakan. Pertama, medan laser intens menekan potensial Coulomb suatu atom untuk sementara. Kemudian, paket gelombang elektronik dapat menembus ke kontinuum melalui efek terowongan dan dipercepat oleh medan laser penggerak. Ketika medan laser penggerak berbalik, paket gelombang elektronik ditarik kembali ke inti atom untuk berinterferensi dengan paket gelombang elektronik terikat sisa pada keadaan dasar sistem. Interferensi tersebut menghasilkan semburan foton koheren dengan energi foton dari puluhan hingga ribuan elektronvolt (eV). Karena proses ini diulang setiap setengah siklus medan laser, interferensi antara pulsa berurutan menghasilkan harmonik tingkat tinggi ganjil dari frekuensi fundamental dan, pada domain waktu, rangkaian pulsa attodetik.
Intensitas dan laju pengulangan
Pembangkitan harmonik tinggi (HHG) biasanya memerlukan intensitas laser pada orde 10¹⁴ W/cm² untuk mendistorsi potensial Coulomb, sehingga elektron dapat menembus keluar melalui efek terowongan dan dipercepat ke energi tinggi. Medan semacam itu biasanya diperoleh dari sistem berdaya puncak tinggi, misalnya sistem penguatan pulsa chirp parametrik optik (OPCPA). Namun, pembangkitan harmonik tinggi juga telah ditunjukkan dengan memakai radiasi fundamental langsung dari laser femtosekon CARBIDE dan PHAROS. Sumber laser berbasis Yb sangat diminati karena laju pengulangannya yang tinggi. Secara tradisional, pembangkitan harmonik tinggi terbatas pada laju pengulangan pulsa rendah, tidak melebihi beberapa kilohertz. Banyak penerapan ilmiah yang memakai pembangkitan harmonik tinggi dapat memperoleh manfaat dari laju pengulangan yang lebih tinggi. Misalnya, spektroskopi fotoemisi terurai waktu dibatasi jumlah fotoelektron yang dipancarkan per pulsa oleh efek muatan, sehingga statistika hanya dapat diperbaiki dengan beroperasi pada laju pengulangan yang lebih tinggi. Pembangkitan harmonik tinggi pada 100 kHz telah dilaporkan dengan memakai laser femtosekon PHAROS dan memfokuskan radiasinya pada geometri ruang gas maupun kapiler.
EUV meja
Solusi meja untuk pembangkitan cahaya EUV ultracepat, berlaju pengulangan tinggi, dan koheren memungkinkan percobaan yang sebelumnya hanya mungkin pada fasilitas sinkrotron berskala besar. Sistem laser kompak meningkatkan ketersediaan, keandalan, dan kestabilan sumber pembangkitan harmonik tinggi (HHG).
