加宽连续谱的方法和系统技术方案

本发明专利技术提供了一种加宽连续谱的方法和系统，属于光学领域。所述方法包括：在中红外合光束上叠加指定波长的线偏振的红外激光束，将叠加后的合光束聚焦在稀有气体上，并经过单光子电离产生光电子信号，采集所述光电子信号得到加宽的连续谱。所述系统包括：叠加装置、聚焦装置和采集装置。本发明专利技术有效地提高了超连续谱的截止区，产生在水窗波段的超连续谱。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光学领域，更具体地，涉及加宽连续谱的方法和系统。
技术介绍
随着激光技术的快速发展，强激光脉冲与原子或分子的相互作用可以实现超连续谱的产生。超连续谱对于相干x-ray (射线)光源的发展起了较大的推动作用。同时，水窗波段的超连续谱可以在生物成像和探测有很重要的应用，利用水窗波段的超连续谱，可以获得生物细胞瞬时的运动图像。近年来，如何获得更宽的超连续谱，甚至如何获得谱宽达到水窗波段的超连续谱，成为研究的重点和难点。目前，获得超连续谱的方法大致有以下四种方案 (1)采用"电离门"方式，即通过控制电子的电离产生超连续谱，这种方法能有效的产生超连续谱，但谱宽受到了一定的限制； (2)采用"加速门"方式，该方式利用双色场或三色场等来控制电子在连续态中的运动，从而产生超连续谱；但这种方式产生的谱中，超连续谱的效率比非连续谱的效率低很多； (3)采用"偏振态门"方式，即通过控制电子与核的回复过程产生超连续谱，这种方式产生的超连续谱的效率比较低； (4)采用"双光门"方式，即同时采用控制电子与核的回复和电子的电离过程产生超连续谱。这种方式基于传统的红外"偏振态门"，利用一束激光相对比较弱的红外光组成的合光束产生超连续谱，该方式提高了连续谱产生的效率，但其截止区下降了 。 专利技术人在实现本专利技术的过程中发现，上述方式不能有效地产生超连续谱，且谱宽相对比较小，不能很好地满足实际需要。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种加宽连续谱的方法和系统，能够解决谱宽相对比较小，不能很好地满足实际需要等问题。根据本专利技术的一个方面，提供了一种加宽连续谱的方法，所述方法包括 在中红外合光束上叠加指定波长的线偏振的红外激光束； 将叠加后的合光束聚焦在稀有气体上，并经过单光子电离产生光电子信号； 采集所述光电子信号得到加宽的连续谱。 根据本专利技术的另一方面，本专利技术实施例还提供了一种加宽连续谱的系统，所述系统包括 叠加装置，用于在中红外合光束上叠加指定波长的线偏振的红外激光束； 聚焦装置，用于将所述叠加装置叠加后的合光束聚焦在稀有气体上，并经过单光子电离产生光电子信号； 采集装置，用于采集所述聚焦装置产生的光电子信号，得到加宽的连续谱。 通过在中红外合光束上叠加指定波长的线偏振的红外激光束，能够有效地产生宽带超连续谱，能有效的拓展超连续谱的截止区，直到水窗波段；同时产生的超连续谱的效率与其他方法相比也较高。附图说明 附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本申请的一部分，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中 图1示出了本专利技术实施例1提供的加宽连续谱的方法流程 图2示出了本专利技术实施例1提供的加宽连续谱的原理示意图； 图3示出了本专利技术实施例1提供的修正的"偏振态门"和传统的"偏振态门"产生的超连续谱的比较示意图； 图4示出了本专利技术实施例1提供的另一修正的"偏振态门"和传统的"偏振态门"产生的超连续谱的比较示意图； 图5示出了本专利技术实施例2提供的加宽连续谱的系统的结构框图； 图6示出了本专利技术实施例2提供的叠加装置的结构框图； 图7示出了本专利技术实施例2提供的另一加宽连续谱的实验原理示意图； 图8示出了本专利技术实施例2提供的光学压縮系统的结构框图； 图9示出了本专利技术实施例2提供的真空腔的结构框图。具体实施例方式下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本专利技术。 实施例1 本实施例提供了一种加宽连续谱的方法，参见图l，为本实施例提供的加宽连续谱的方法流程图，该方法包括 步骤S102 :在中红外合光束上叠加指定波长的线偏振的红外激光束； 步骤S104 :将叠加后的合光束聚焦在稀有气体上，并经过单光子电离产生光电子信号； 其中，稀有气体即惰性气体，例如氦气或氖气等； 步骤S106 :采集上述光电子信号得到加宽的连续谱。 其中，上述中红外合光束可以由两束强度相同、波长为2000nm、旋转方向不同(例如一个为左旋，一个为右旋)的圆偏振中红外激光合成的。 本实施例优选线偏振的红外激光束的指定波长为800nm。 本实施例采用的是修正的"偏振态门"的方法加宽连续谱，所谓修正的"偏振态门"，是相对传统的"偏振态门"而言的，传统的"偏振态门"由两束强度相同、旋转方向不同的圆偏振(分别为左旋和右旋)合成的激光光束来构成的；而修正的"偏振态门"是指在传统"偏振态门"的基础上，叠加上一束线偏振的激光，形成一个新的合成光束。 优选地，在中红外合光束上叠加指定波长的线偏振的红外激光束包括 将激光调整为指定脉宽的激光； 对脉宽调整后的激光进行放大，得到预设波长的线偏振中红外激光；5 将线偏振中红外激光转换为旋转方向分别为左旋和右旋的圆偏振中红外合光束； 在圆偏振中红外合光束叠加一束指定波长的线偏振的红外激光束，红外激光束与圆偏振中红外合光束的相位差为2或0。 下面以脉宽大于30fs、波长为800nm的激光和脉宽为25fs、波长为800nm的激光为例，说明叠加形成的合光束的过程包括将脉宽大于30fs、波长为800nm的激光调整为脉宽为20fs、波长为800nm的激光；对脉宽调整后的激光进行放大，得到脉宽为20fs、波长为2000nm的线偏振中红外激光；将线偏振中红外激光转换为旋转方向分别为左旋和右旋的圆偏振中红外合光束； 在圆偏振中红外合光束叠加一束脉宽为25fs、波长为800nm的线偏振的红外激光束，其中，红外激光束与圆偏振中红外合光束的相位差为2 或O，该相位差可以通过对红外激光束进行延时处理得到，相位差为2或0时，两束激光可以形成偏振态门。 优选地，采集光电子信号得到加宽的连续谱包括 使用CCD光谱探测仪采集上述光电子信号，得到谱宽在水窗波段的连续谱。本实施例中的水窗波段指谱宽在从284eV到543eV之间。 参见图2，为本实施例提供的加宽连续谱的原理示意图，图2给出了由圆偏振中红外激光在x轴和y轴方向上的分量，中红外激光的电场沿x轴和y轴分量是随着时间的变化而变化的。由图2中可以看到800nm的激光是沿着x轴方向偏振的；合激光场是指由圆偏振中红外激光和800nm激光叠加而成的，是一个椭圆偏振光。合激光场的传播方向为z轴，振幅比较短小的为一束相对强度较低的沿x轴方向偏振的波长为800nm的激光脉冲。 根据上述方法，提供了以下两个应用实例进行说明 应用实例1 该实例中采用的稀有气体为氦气，中红外激光合光束的强度为3X1014Wcm—2，波长为2000nm，脉冲的半高全宽(FWHM， Full Widthat Half Maximum)为20fs。另一束线偏振的红外激光场强度为3X1013Wcm—2，波长为800nm，脉冲的半高全宽为25fs。将中红外激光和红外激光脉冲的合光束聚焦到氦气上，产生光电子信号，用CCD探测仪采集光电子信号得到宽带超连续谱。 参见图3，其中实线描述的线条是通过求解含时间的薛定谔方程模拟本实施例中修正的"偏振态门"的方法得到的超连续谱，由图3可知，其截止区拓展到了 455eV附近，超连续谱从100eV到455eV ;虚线描述的线条是用传统的"偏振态门"方法得到的超连续谱，由图3可知，传统的"偏振态门"方法得到的超连续谱大致位于250eV到400eV范围内，该超连续谱的强度比本实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种加宽连续谱的方法，其特征在于，所述方法包括：在中红外合光束上叠加指定波长的线偏振的红外激光束；将叠加后的合光束聚焦在稀有气体上，经过单光子电离产生光电子信号；采集所述光电子信号得到加宽的连续谱。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：余本海，汤清彬，陈东，范春凤，张东玲，雷前涛，
申请(专利权)人：信阳师范学院，
类型：发明
国别省市：41[中国|河南]