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超強激光科學卓越創新簡報

(第七百零二期)

2025年9月2日

上海光機所在極短波長各向異性三維陣列分束調控取得進展

近期，中國科學院上海光學精密機械研究所高功率激光物理聯合實驗室研究團隊聯合哈爾濱工業大學研究團隊首次實現極短波長各向異性三維陣列分束調控，解決了短波衍射成像和干涉傳感的分束器受限問題。相關研究成果以“Anisotropically multiplanar-focal photon-sieve splitter from extreme ultraviolet to soft X-ray”為題發表于Optica。

自1895年發現x射線以來，高相干的短波光源和高性能的短波聚焦元件一直是限制x射線學發展的兩大瓶頸。光子篩的出現為短波的高性能聚焦提供了不同于波帶片的器件選擇，其單焦特性無法滿足短波衍射成像和干涉傳感的技術需求。隨著高相干短波光源問題的解決，更加迫切需要極短波長的分束器和合束器。

聯合團隊利用古希臘梯子序列結合優化算法設計了各向異性分束光子篩，實驗中利用46.9nm激光照射光子篩，用PMMA記錄衍射光場，再用原子力顯微鏡讀取數據，最后通過數據反演成功獲得各向異性三維陣列納米級聚焦光斑，實驗結果與理論計算一致。極短波長各向異性分束調控的實現為短波的結構光場、水窗段的活體生物細胞成像、激光等離子體的x射線干涉診斷、軟x射線顯微鏡和相干衍射成像等拓展了新的發展空間。

該研究工作得到了國家自然科學基金、中國科學院戰略性先導科技專項A類等項目的支持。

原文鏈接

圖1極紫外光的各向異性三維陣列分束實驗示意圖

圖2極紫外光的實驗結果(a,c)f=3.182mm單焦, (b,d)f=4.5mm雙焦