Enhancement Cavities for the Generation of Extreme Ultraviolet and Hard X-Ray Radiation

این پایان نامه مقیاس توان پالس های فوق کوتاه در حفره های تقویتی را مورد بحث قرار می دهد، که به ویژه برای فرآیندهای تبدیل فرکانس، مانند پراکندگی تامسون و تولید با هارمونیک بالا استفاده می شود. با استفاده از اپتیک سفارشی برای حفره‌های تقویت پالس اولتراکوتاه، برای اولین بار نشان می‌دهد که در سطوح توان پیش‌بینی‌شده، کاهش اثرات حرارتی حتی در حفره‌هایی که صرفاً دارای اپتیک‌های بازتابی هستند، ضروری می‌شود. همچنین حفره‌های با پرتوهای بزرگ، البته با حساسیت ناهماهنگی کم، را به عنوان راهی برای دور زدن آسیب آینه ناشی از شدت مطالعه می‌کند. توانهای متوسط ​​چند صد کیلووات نشان داده شده است که از منابع سخت اشعه ایکس بر اساس پراکندگی تامسون سود می برد. علاوه بر این، پالس‌های کوتاه‌تر از 30 fs در بیش از 10 کیلووات توان متوسط ​​به‌دست آمدند و برای تولید با هارمونیک بالا با انرژی‌های فوتون بیش از 100 eV در نرخ تکرار 250 مگاهرتز به‌کار رفتند و راه را برای طیف‌سنجی شانه‌ای فرکانس در این ناحیه طیفی هموار کردند. /p>

This thesis discusses the power scaling of ultrashort pulses in enhancement cavities, utilized in particular for frequency conversion processes, such as Thomson scattering and high-harmonic generation. Using custom optics for ultrashort-pulse enhancement cavities, it demonstrates for the first time that at the envisaged power levels, the mitigation of thermal effects becomes indispensable even in cavities comprising solely reflective optics. It also studies cavities with large beams, albeit with low misalignment sensitivity, as a way to circumvent intensity-induced mirror damage. Average powers of several hundred kilowatts are demonstrated, which benefit hard x-ray sources based on Thomson scattering. Furthermore, pulses as short as 30 fs were obtained at more than 10 kW of average power and employed for high-harmonic generation with photon energies exceeding 100 eV at 250 MHz repetition rate, paving the way for frequency comb spectroscopy in this spectral region.