清大研发埃秒极紫外脉冲光 捕捉奈米世界电子运动

清华大学研究团队研发展频压缩技术，成功产生埃秒极紫外脉冲光。（清大提供／王惠慧新竹传真）

清华大学研究团队成功产生埃秒极紫外脉冲光。（清大提供／王惠慧新竹传真）

清大电机系副教授陈明彰、核工所副教授林明纬组成的研究团队，研发出高效率脉冲压缩技术，成功产生「埃秒极紫外脉冲光」，如同1台「奈米照相机」，可捕捉到最小5奈米的物质在埃秒速率快速移动的清晰影像，成果已申请欧美及台湾专利，并登上国际顶尖期刊《科学进展》（Science Advances）。

清大陈明彰、林明纬团队研发出高效率脉冲压缩技术，成为全世界第1个把掺镱雷射压缩到3000埃秒的团队，并将此光源聚焦到惰性气体，进一步产生仅有290埃秒的极紫外脉冲光，创下新纪录。

「因电子非常小，移动速度非常快，要看清电子在奈米世界动态十分困难，」陈明彰说明，就像拍摄振膀蜂鸟，若快门不够快，会产生残影，奈米世界的照相机，必须同时有极微小物质的空间解析能力，以及极快运动速度的时间解析能力。

陈明彰指出，波长最短的紫光约400奈米，而肉眼不可见的极紫外光波长约为10奈米，空间解析度最佳；而采用更短的脉冲雷射，能让奈米照相机的快门开关速度更快。

为了让每发脉冲雷射的时间更短，清大团队研发出独创「展频压缩」技术，先激发更多新频率光波，再将不同频率光波的波峰对齐在同一时间点叠加，经过多次展频与压缩后，逐步缩短脉冲的时宽，并产生更高的雷射波峰。借此技术，脉冲光的宽度可从16万埃秒压缩至290埃秒，总压缩率达550倍。

陈明彰说，一般相机最快的快门为千分之一秒，而埃秒等级照相机快门喀嚓一次所需的时间仅是它的十兆分之一，能精确地拍下电子的运动，未来应用于电晶体及记忆体的设计改良，可望大幅提升电脑及通讯速度。

研究团队中的副教授林明纬则负责模拟，确定「展频压缩」架构的物理机制，团队成员还包括博士生蔡明宪、研究助理梁安媛、博士后研究员蔡嘉伦，以及博士生赖柏维。