Kiinan tiedeakatemian Xi'anin optiikan ja tarkkuusmekaniikan instituutti (Xi'an Institute) on saavuttanut merkittävää edistystä attosekunnin kuvantamistutkimuksessa. Äskettäin sen tutkijat onnistuivat toteuttamaan korkean resoluution kuvantamisen käyttämällä ultralaajakaistaisia valonlähteitä. Tutkimus, jonka otsikko on "Snapshot Coherent Diffraction Imaging with Ultra-Broadband Spectra", julkaistiin PhotoniX:ssä.
Attosekunnin pulssit, jotka kestävät sekunnin kvintiljoonasosan (10-18sekuntia), tarjoavat ennennäkemättömät mahdollisuudet tutkia ultranopeaa dynamiikkaa mikroskooppisella tasolla ja paljastaa perusfysikaalisia prosesseja. Näissä pulsseissa on erittäin korkea ajallinen resoluutio, lyhyet aallonpituudet, korkea koherenssi ja tarkka synkronointi. Niiden luontaiset ultralaajakaistaspektrit asettavat kuitenkin haasteita kuvantamisessa, kuten kromaattista aberraatiota ja häiriötä eri spektrikomponenttien välillä. Lisäksi laadukkaiden optisten komponenttien puute äärimmäisen ultravioletti/pehmeän röntgensäteen alueella on ollut pullonkaula attosekunnin kuvantamistekniikan kehitykselle.
Vastatakseen näihin haasteisiin tutkimusryhmä kehitti uuden linssittömän laskennallisen kuvantamismenetelmän ultralaajakaistaspektreille. Tämä menetelmä poimii laadukkaita yksivärisiä diffraktiokuvioita epäselvästä laajakaistatiedosta, mikä mahdollistaa korkearesoluutioisen kuvantamisen.
Tärkeimmät saavutukset:
- Parannettu spektrin kaistanleveys: Menetelmä mahdollistaa laajemman spektrin kaistanleveyden ja keskiaallonpituussuhteen saavuttaen 140 %, mikä asettaa edistyneen kansainvälisen vertailuarvon.
- Sovellukset: Tämä edistysaskel tasoittaa tietä attosekunnin kuvantamiselle sellaisilla aloilla kuin biolääketiede, lasertarkkuusvalmistus ja puolijohdetekniikka.
Tutkimusryhmän jäsen tohtori Li Boyang korosti, että tämä menetelmä parantaa merkittävästi yhden laukauksen koherenttien diffraktiokuvantamislähteiden soveltuvuutta ja lisää spektrin joustavuutta. Tulokset vaikuttavat Xi'anin kansallisen Advanced Attosecond Laser Facilityn attosekuntien kuvantamispäätteen rakentamiseen.
Instituutin apulaisjohtajan prof. Fu Yuxin mukaan Xi'an-instituutilla on vankka teoreettinen perusta ultranopeassa optiikassa. Attosecond Tiede- ja teknologiatutkimuskeskuksen perustamisesta vuonna 2021 lähtien instituutti on keskittynyt perustavanlaatuiseen ja tulevaisuuteen suuntautuvaan tutkimukseen vastatakseen kansallisiin strategisiin tarpeisiin. Keskuksen tavoitteena on luoda maailmanluokan innovaatioalusta ja kehittää huipputeknologiaa ja kykyjä varmistaakseen johtavan aseman ultranopeassa optiikassa.
Tämä läpimurto luo kriittisen perustan attosekunnin valonlähteiden sovellusten laajentamiselle ja edistyneiden tutkimuslaitosten tukemiselle.