2006 年底，我们组与中国科学院理化技术研究所陈创天院士和许祖彦院士小组合作，研制成功了世界上第一台真空深紫外激光角分辨光电子能谱仪，实现了能量分辨率小于 1 meV 的突破。真空紫外激光的产生是通过采用非线性光学晶体对原始激光倍频实现的。所采用的非线性光学晶体KBBF和棱镜耦合器件都是我国的自主知识产权和核心技术。 与传统的基于同步辐射光源和气体放电光源的ARPES系统相比，采用真空紫外激光做为光源有着巨大的优势，在获得高分辨、高统计数据的同时，由于激发出的光电子能量较小，可获得较大的电子非弹性散射平均自由程，因此Laser-ARPES可以探测材料中更本征的体电子结构信息，这点在高温超导体的研究中尤为重要。

图1、真空紫外激光光源与传统同步辐射光源的比较

　　除了光子能量为 6.994 eV 的激光光源(通过插入不同波片的组合，可实现线偏振和圆偏振之间的自由切换)外，我们实验室的Laser-ARPES系统还配备了光子能量为 5.9 eV~¬7.09 eV 的可调谐激光光源，以及光子能量为 21.218 eV 和40.8 eV 的氦灯光源。这套系统使用的是低温六轴位移台，样品可以实现 X、Y、Z 方向上的平动和 𝜙、𝜔、𝜃 方向的转动，一共有六个自由度，方便我们获得动量空间中各个动量位置的能带结构。 在电子能量分析器方面，该系统搭配了Scienta Omicron公司生产的新一代的 DA30L 电子能量分析器，最大可接收的出射电子的角度为 40 度左右，且具有自动扫描的功能，通过在垂直于分析器狭缝的方向上加偏转电压，可以在不转动样品的情况下一次获取动量空间中完整的费米面信息。

图 2DA30自动扫描模式示意图，通过在垂直于狭缝的方向上加偏转电压，我们可以测量动量空间中的一系列线，然后拼成一个面

图3 球差校正透镜组照片以及透镜在不同位置下测量得到的光斑大小

　　此外，我们还给Laser-ARPES新增了一个液氦自循环系统，可以使样品温度常年处于15K以下，而不需要更换液氦，节省了组内的液氦支出。目前，经过历届学生的升级改造，本实验室的Laser-ARPES系统已经成为本组四台ARPES设备中最实用，功能最多样，产出最高的ARPES设备。

图 4 位于M113实验室内的液氦自循环系统实物图和其温度等性能指标

学术成果
[1] Jianqiao Meng et al. Nature 462, 335(2009).
[2]Jiangang Yang et al. Nature Communications 14, 4089 (2023)
[3]Xiangyu Luo et al.Nature Physics 19, 1841–1847 (2023)
[4]Hongtao Yan et al. Proceedings of the National Academy of Sciences 120(43), e2219491120 (2023)
[5]Hailan Luo et al. Nature Communications 13:273 (2022)
[6]Yu Xu et al. , Nature Communications 12, 2840 (2021)