高重复利率高平均值薄盘,平板和基于纤维的激光器由于其稳健的紧凑设计,出色的梁质量和可靠的功率稳定性1-8而变得越来越受欢迎。提供足够的峰值功率来触发各种非线性感兴趣的过程,但这些激光源提供了改善的信号噪声比和快速数据采集时间尺度。这对于打击凝结相光发射过程中的空间充电效应,改善低收益重合测量值或具有自然可降解样品9 - 17的实验至关重要。在这里,我们说明了由200-W泵源(来自Trumpf Scientific的Dira)驱动的超快红外OPCPA(来自Fastlite的Twinstarzz)的性能,以100 kHz的重复速度运行。OPCPA设计旨在满足一套超级光谱技术的一系列标准,从基于HHG的瞬态角度分辨光发射光谱(TR-ARPES)和X射线吸收光谱(TR-XAS)到时光液质式和Raman Spectrared和Raman spectrared和Raman Spectrrasepoppy。在带有固态样品的Tr-Apres中,每个脉冲发射的光电子数量受到空间电荷效应的约束,这限制了驱动脉冲的能量并影响数据统计数据。因此,更高的重复率激光器是有益的。同样,在TR-XAS中,从HHG驱动器18的中红外波长中访问元素X射线吸收边缘的利润。但是,该过程的转化效率低,因此得到了高度重复速率的平均HHG光子通量的帮助。振动光谱法通常需要激光的光谱可调性,以选择性地激发分子振动。在这方面,OPCPA设计的吸引力是可以调整激光光谱带宽,而无需诉诸复杂的脉冲拉伸和压缩,以适应实验的目的。虽然广泛的光谱覆盖范围允许在吸收光谱中访问扩展光谱过渡,但它限制了频率分辨技术中的能量分辨率,例如,在拉曼光谱中。另一方面,当不需要宽光谱覆盖时,减少光谱带宽的能力可以通过将激光能将激光能量浓缩到“有用”带宽中来增加光谱亮度。为了满足不同的实验要求,OPCPA旨在在(1)可调的红外光谱模式之间互换操作,(2)可调的拉曼光谱模式和(3-4)两个
1 简介 光源和中子源通过捕捉复杂物质的结构和电磁动力学,在理解不同时间和长度尺度上复杂物质的基本特性方面发挥着关键作用。这些科学设施依赖于人类建造的一些最复杂的机器。例如,X射线自由电子激光器(XFEL)由粒子加速器驱动,产生高度相干的光以对样品进行详细成像,其操作需要许多子系统的紧密集成:高性能粒子加速器、产生X射线的灵敏磁波荡器、高功率X射线光学器件以及复杂的探测器和复杂的样品环境(例如与超快激光器同步泵浦)。全面利用光源和光束线的功能可以在生物学、化学、物理学和材料科学等广泛领域带来新的科学发现。越来越复杂的仪器和光源功能可以实现前所未有的测量,从而揭示物质的基本特性。然而,相对于巨大的实验需求,中子和光源的稀缺导致分配的光束时间短缺。因此,迫切需要开发实时数据分析和实验指导能力,以有效利用有限的实验时间并最大限度地提高收集数据的科学价值。此外,还需要减少目前花在设置设施以交付给不同实验上的大量时间。光源实验可以从数字孪生 (DT) 技术中受益匪浅,该技术可以利用先前的测量、已知参数和理论来指导实验期间的采样策略并产生独特的科学见解。DT 对于简化用户设施的运行至关重要,这涉及复杂的系统控制。光源也是开发和部署 DT 技术的理想试验台。此类试验台的经验对于开发可靠、可持续、可互操作的 DT 基础设施至关重要,这些基础设施可用于美国国家利益的众多应用领域(气候、能源网等)。复杂光源的一个突出例子是独一无二的高重复率它们是高度动态的系统,随着时间的推移,条件会发生许多有意和无意的变化,它们由多个复杂的相互作用的子系统组成,这些子系统需要协同运行才能获得最佳性能,它们具有可以轻松利用和与测量数据融合的物理模拟,与许多其他应用程序相比,它们为探索 DT 概念提供了更封闭的环境(例如,与全球气候的 DT 相比),并且全球有许多具有共享设计的光源,从而能够探索易于跨系统互操作和交换的技术。
设备描述Greenlight XPS激光系统设计用于使用光的软组织蒸发和凝结。激光系统由控制台组成,该控制台会生成绿色激光和光纤递送设备,该器件将激光从控制台传输到患者。控制台Greenlight XPS控制台是使用ND的二极管泵式激光器:YAG激光增益中等和声学Q开关。主要波长为1064 nm。频率翻倍晶体用于生成532 nm输出梁。准CW脉冲重复率为23.6 kHz。脉冲持续时间约为100 ns。脉冲能量在最大功率(180 W)时约为8 MJ。控制台生成可见的绿色532 nm激光灯。在汽化模式下,功率设置从20 W到由光纤输送设备确定的最大功率。在凝结模式下,电源设置从5 W到40W。控制台具有插头和播放能力,可以自我调整到设施的电源电压,从而消除了操作设施的电气修改的需求。控制台包括内部冷却机制,确保没有外部水连接的安全工作温度。激光能量排放和控制台状态变化通过外科医生控制的,颜色编码的脚踏开关或控制台触摸屏功能激活。纤维生物绿灯XPS控制台配备了Fiberlife TM功能。纤维生物特征连续监视纤维尖端的温度,并在纤维太热时暂时停止激光发射。在大多数情况下,如果组织或蒸气气泡积聚在尖端上或纤维加热过多,则将防止对纤维损坏。在大多数情况下,激光将立即重新打开,并且过程继续而不会中断。将有明显的眨眼。如果连续激活纤维生物特征,则蒸发效率将大大降低。在这种情况下,应更换纤维。控制台将自动检测到此情况,将激光器放置在待机模式下,并显示一条消息。如果激光在膀胱镜内时意外发射,则纤维生物功能将停止激光发射。通常,这将防止对膀胱镜的严重损害。可能仍会发生一些金属的变色,这可能会增加腐蚀的可能性。蒸发绿灯XPS控制台使用光选择性汽化来切除软组织。发出的532 nm绿色激光被红细胞中的羟象球蛋白强烈吸收。吸收激光光能会导致热的产生,从而破裂细胞,有效地蒸发靶组织。此外,热量可以使切除组织附近的血管凝结,从而有清晰的手术场。如果发生出血,控制台也具有脉冲凝血特征。