Вакуумная система генератора гармоник высокого порядка импульсного лазера и решение для его точного управления.

В последние годы использование лазеров со сверхкороткими импульсами для возбуждения благородных газов с целью генерации гармоник высокого порядка обеспечивает простой и экономически эффективный источник экстремального ультрафиолетового излучения для систем времяразрешенной и угловоразрешенной фотоэлектронной спектроскопии, а также для когерентной дифракционной визуализации в экстремальном ультрафиолетовом диапазоне.

Генерация высших гармоник представляет собой крайне нелинейный оптический процесс, ключевым моментом которого является фокусировка интенсивных лазерных импульсов в контролируемые концентрации благородных газов.

1. Вопрос

В процессе генерации гармоник высокого порядка для достижения практических результатов соответствующая вакуумная система должна отвечать следующим требованиям:

(1) В процессе генерации гармоник высокого порядка изменение макроскопических параметров влияет на плотность атомов и долю ионизации, и может быть достигнуто соответствующее макроскопическое фазовое согласование, поэтому макроскопические параметры, такие как эффективная длина взаимодействия, интенсивность лазера и газ, могут быть использованы для адаптивной регулировки давления с целью изменения спектра высших гармоник.

При изменении этих параметров изменяется не только порядок гармоник, но и спектральная составляющая, а это значит, что давление газа (уровень вакуума) внутри газовой ячейки необходимо точно настраивать и стабильно контролировать для достижения желаемого генерирования высших гармоник.

(2) Поскольку гармоники высокого порядка легко поглощаются атмосферой, необходимо, чтобы оптический путь гармоник высокого порядка поддерживался в состоянии высокого вакуума. Видно, что генератор гармоник высокого порядка должен включать две области с различной степенью вакуума: одна — это область низкого вакуума внутри газовой ячейки с диапазоном абсолютного давления 1–100 Торр, а другая — область высокого вакуума на оптическом пути гармоник высокого порядка 0,001 Па.

В данной статье будут предложены соответствующие решения для контроля степени вакуума в этих двух различных областях, в частности, подробно рассматривается стабильный и точный контроль степени вакуума в зоне низкого вакуума внутри газовой ячейки.

2. Решение

Вакуумная камера разделена на две зоны в зависимости от степени вакуума, которые используются соответственно для газовой ячейки и оптического тракта передачи высокочастотных гармоник. Для контроля вакуума в этих двух зонах используются две вакуумные цепи.

(1) Схема управления оптическим трактом в условиях высокого вакуума

В высоковакуумном контуре вакуумной камеры выхлопной трубопровод напрямую соединен со стенкой вакуумной камеры, а газ в вакуумной камере откачивается молекулярным насосом для достижения высокого вакуума с абсолютным давлением 0,001 Па, при этом изменения вакуума контролируются с помощью манометра Пирани.

Для извлечения образца после завершения испытания необходимо накачать вакуумную камеру до нормального атмосферного давления. На стенке вакуумной камеры расположен электрический клапан сброса давления, открытие и закрытие которого можно контролировать с помощью программы.

(2) Схема управления низким вакуумом газовой ячейки. Вакуумный трубопровод напрямую соединен с газовым резервуаром и образует низкий вакуум с помощью баллона с газом высокого давления, электрического игольчатого клапана для регулирования входящего потока, емкостного манометра,пропорционального регулятора давления КаоЛу для регулирования отходящего потока, сухого насоса и контура управления вакуумным контроллером.

Это метод динамического балансировочного управления, позволяющий регулировать потоки на входе и выходе для достижения необходимой степени вакуума. Характерной особенностью этого метода является возможность точного регулирования степени вакуума в диапазоне 1 Па ~ 0,1 МПа, особенно при использовании комбинации 24-битного АЦП и 16-битного ЦАП двухканального высокоточного вакуумного контроллера, точность управления достигает ±1%.

Для получения дополнительной информации опропорциональном регуляторе давления Kao Lu , пожалуйста, свяжитесь с нами!