在本研究中，研究人员展示了一种低噪声且高功率的红外频率梳，其振荡器和放大器采用了基于YG的固态激光技术，使用的设备中有MRC的光束稳定系统，与广泛使用的光纤放大器相比，固态放大器的相互作用长度更短，光束横截面更大。因此，增益介质的非线性响应更小，无需使用脉冲啁啾放大，避免了对频率梳的相位噪声可能产生的影响。使用Yb：YAG 飞秒放大器，获得了 360 w的输出功率，在经过光隔离器和空间模式滤波器后，保留了 270 w。由于增益介质的增益带宽有限，导致谱宽变窄，从而使脉冲持续时间限制在约 1ps左右。使用常规非线性光纤进行脉冲的非线性谱展宽，由于自聚焦效应，其峰值功率限制在约 4 Mw。研究者采用了多程单元谱展宽（MPCSB）方案，并将脉冲持续时间压缩至 59 ps。

本文中的激光系统通过将 Yb：YAG放大器与 MPCSB 脉冲压缩方案相结合，实现了3Mw的峰值功率，这适用于驱动用于超快光产生的增强腔,且足够低的相位噪声.

如上图所示，该仪器基于一台商用钛蓝宝石啁啾脉冲放大系统，用于该光谱仪的放大器（5 mJ）的一部分泵浦一台商用光学参量放大器和一台非共线差频生成单元。在放大器和光学参量放大器之间使用了一套主动激光束稳定系统（MRC Systems GmbH），以提高脉冲间的稳定性并防止长时间的对准漂移。

随后，中红外驱动光束通过一系列偏振光学元件传输，这些元件包括一对金属栅极偏振器(用于控制场强)，以及安装在电动旋转台上的非色散半波片，用于控制 sHHG 偏振态以进行各向异性测量。中红外驱动光束通过 3 mm厚的 CaF2 窗口进入和离开真空室。聚焦和准直光学元件是两个未涂覆的平凸 CaF2 镜片，焦距为 50mm。由于真空室的尺寸，聚焦和准直光学元件都放置在室内。两个镜片都安装在由压电直线驱动器驱动的电动直线移动台上，其纵向位置可以从室外远程控制，从而能够在真空条件下对其进行优化。这使得能够对样品表面的有效光束尺寸进行高度动态控制，直至焦点处的直径达到 50um。

本文进行了温度和强度相关的测量，以直接探究Mott相变随温度的变化情况，从而展示了该仪器在研究固体中重要相变方面的实用性。下图是在中红外强度高于Mott相变（0.473 ± 0.015 TW/cm2）的情况下收集的。激光模式（实心三角形）清晰地显示了随着温度的变化而产生的能量偏移，而谐波（实心圆）则在温度变化方面几乎没有偏差，研究人员将其归因于驱动光的光子能量的轻微热漂移。

综上所述，该仪器基于一个闭式循环氦低温装置（配备主动激光束稳定系统MRC Systems GmbH）。目前，该仪器能够进行低至16 K的测量，通过辐射屏蔽还有可能达到更低的温度。为了评估该仪器的性能，通过从低于阈值密度光谱中提取PL的峰值光子能量，并用公式拟合峰值光子能量随温度的变化关系，研究了 ZnO 中带隙随温度的变化情况。尽管由于现有文献资料中关于 ZnO 的温度依赖性带隙存在不一致之处而存在不确定性，但结果表明，在光学相互作用区域保持低温的同时，用足以达到非扰动状态并产生强超短脉冲超连续放大信号的强度照射 ZnO 薄膜是可行的。这表明在超快中红外驱动场作用下样品加热的影响不足以排除低温测量，解决了该领域关于强脉冲飞秒光照射下有效样品温度的争论。这为利用超高速高能激光光谱技术的独特优势来研究低温下的广泛物质动态变化提供了可能。

参考文献：
1. Kohrell F, Nebgen BR, Spies JA, Hollinger R, Zong A, Uzundal C, et al. A solid-state high harmonic generation spectrometer with cryogenic cooling. Review of Scientific Instruments 2024; 95(2).

MRC Systems GmbH成立于1995年，是由德国海德堡大学和德国癌症研究中心（DKFZ）共同成立的，为包括激光和医疗技术等 各个领域开发和生产具有创新性的产品。

经过近30年的发展，MRC公司在世界各地已经成功生产和出售多种激光领域的产品。MRC公司的激光领域的产品主要是光束稳定系统，已获得ISO 13485认证。

优势：
◆该系统能确保总是有一个稳定的光束位置和方向
◆确保准直随着时间的推移始终保持稳定
◆精度优于0.1 μm / 0.1 μrad
◆只需将组件插入到光路中，无需在重新调整过程中花费时间

特点：
◆模拟的闭环控制，没有延迟和数字化步骤，速度更快、精度更高。
◆一键式开关，不需要参数设置，也可以不需要用电脑来通过软件来控制，使用快速且简单
◆可以不需要分光片，因为可以利用反射镜本身透过的一小部分激光来探测
◆易于集成到现有的光路系统中-
◆镜架是纯压电驱动的，不会出现因电机启动导致的跳变现象，稳定性更高
◆体积小巧紧凑

性能规格：
◆所有波长:190nm ~ 3000μm，包括太赫兹波段(标准探测器波长范围:320nm ~ 1100nm)
◆所有重复频率：从单脉冲到cw所有脉冲持续时间(as, fs, ps, ns，…)
◆大动态范围：可选WID检测器，强度变化系数>1000
◆高速控制:连续信号处理，无采样延迟
◆分辨率/精度:<0.1 μm;<0.1 μrad(小至10 - 100 nm)
◆镜面直径:0.5至4英寸(根据要求提供其他尺寸)