中國科學院西安光機所取得一項突破性科研成果

　　日前，記者從中國科學院西安光機所獲悉，該所阿秒科學與技術研究中心研究團隊在阿秒高時空分辨成像領域取得突破性進展，相關成果有望應用于激光精密加工、生物醫藥、半導體等領域。研究成果發表于國際學術期刊《光子學研究》。

　　該研究團隊提出了一種新的成像方法。該方法首先對阿秒光源透過樣品后產生的衍射圖案進行采集，之后通過計算機對樣品圖像進行反算，從而實現無透鏡、大色差的高時空分辨成像。

　　阿秒光源是一種持續時間極短的激光脈沖，單個脈沖時間僅為幾十阿秒（1阿秒為百億億分之一秒），就像持續時間極短的超短閃光。阿秒光源具有超短脈沖寬度、短波長、高相干性、高精度同步控制等特點，在超快成像領域應用潛力極高。尤其是當阿秒光源達到“水窗”波段，在此波段內，氧、氫原子對該波段的X射線的吸收較弱，因此水對其相對透明，而碳、氮等組成生物體的基本元素則對該波段X射線的吸收非常強，因而可實現高對比度的生物樣品成像，有望推動高時空分辨生物活細胞的研究。

　　由于阿秒光源具備超寬的光譜，即覆蓋了較大的波長范圍，因此會在成像系統中造成大量色差。同時，阿秒光源目前在極紫外/軟X射線波段，缺少用于反射、聚焦、分束、合束等的高質量光學器件，給成像系統帶來諸多限制。因此要實現阿秒成像技術，既要克服短波波段成像的困難，還要解決超寬帶光譜中不同光譜成分之間的干擾，是困擾當前國內外研究的一大難題。

　　該研究團隊此次提出的新成像方法可支持使用光譜更寬的光源進行成像，達到了阿秒光源的光譜帶寬標準，并將計算時間壓縮到了秒級，在阿秒高時空分辨成像領域邁出關鍵一步。該方法極大拓展了成像光源的適用帶寬，支持使用光譜帶寬達到140%的光源進行單發成像，并將計算時間壓縮到了秒級。同時，該方法還支持跨越多個倍頻程的梳狀光譜，可實現光通量更高的高次諧波光源（阿秒脈沖串）的成像應用。此外，基于該衍射成像技術，研究團隊還提出了一種無光柵、無透鏡的光譜測量方法，降低了極紫外/X射線波段的阿秒脈沖光譜的測量難度。研究成果邁出突破阿秒高時空分辨成像的關鍵一步，為“先進阿秒激光設施”成像終端提供了重要技術支撐，有望推動阿秒光源在激光精密加工、生物醫藥、半導體等領域的應用發展。