中国科学院西安光机所取得一项突破性科研成果

　　日前，记者从中国科学院西安光机所获悉，该所阿秒科学与技术研究中心研究团队在阿秒高时空分辨成像领域取得突破性进展，相关成果有望应用于激光精密加工、生物医药、半导体等领域。研究成果发表于国际学术期刊《光子学研究》。

　　该研究团队提出了一种新的成像方法。该方法首先对阿秒光源透过样品后产生的衍射图案进行采集，之后通过计算机对样品图像进行反算，从而实现无透镜、大色差的高时空分辨成像。

　　阿秒光源是一种持续时间极短的激光脉冲，单个脉冲时间仅为几十阿秒（1阿秒为百亿亿分之一秒），就像持续时间极短的超短闪光。阿秒光源具有超短脉冲宽度、短波长、高相干性、高精度同步控制等特点，在超快成像领域应用潜力极高。尤其是当阿秒光源达到“水窗”波段，在此波段内，氧、氢原子对该波段的X射线的吸收较弱，因此水对其相对透明，而碳、氮等组成生物体的基本元素则对该波段X射线的吸收非常强，因而可实现高对比度的生物样品成像，有望推动高时空分辨生物活细胞的研究。

　　由于阿秒光源具备超宽的光谱，即覆盖了较大的波长范围，因此会在成像系统中造成大量色差。同时，阿秒光源目前在极紫外/软X射线波段，缺少用于反射、聚焦、分束、合束等的高质量光学器件，给成像系统带来诸多限制。因此要实现阿秒成像技术，既要克服短波波段成像的困难，还要解决超宽带光谱中不同光谱成分之间的干扰，是困扰当前国内外研究的一大难题。

　　该研究团队此次提出的新成像方法可支持使用光谱更宽的光源进行成像，达到了阿秒光源的光谱带宽标准，并将计算时间压缩到了秒级，在阿秒高时空分辨成像领域迈出关键一步。该方法极大拓展了成像光源的适用带宽，支持使用光谱带宽达到140%的光源进行单发成像，并将计算时间压缩到了秒级。同时，该方法还支持跨越多个倍频程的梳状光谱，可实现光通量更高的高次谐波光源（阿秒脉冲串）的成像应用。此外，基于该衍射成像技术，研究团队还提出了一种无光栅、无透镜的光谱测量方法，降低了极紫外/X射线波段的阿秒脉冲光谱的测量难度。研究成果迈出突破阿秒高时空分辨成像的关键一步，为“先进阿秒激光设施”成像终端提供了重要技术支撑，有望推动阿秒光源在激光精密加工、生物医药、半导体等领域的应用发展。