Noin 10 vuotta sitten Lundin ja Porton yliopiston tutkijat esittelivät työkalun ultranopeiden lasereiden pulssin keston mittaamiseen. Sama tiimi on nyt saavuttanut läpimurron, joka mahdollistaa yksittäisten laserpulssien mittaamisen laajemmalta parametrialueelta pienemmässä kokoonpanossa.
"Nykyiset standardimittaukset femtosekunditeille lasereille, joita käytetään tyypillisesti teollisuudessa ja lääketieteessä, antavat vain arvion pulssin kestosta. Lähestymistapamme antaa täydellisemmän mittauksen ja voi osaltaan vapauttaa ultranopean laserteknologian koko potentiaalin", sanoo Daniel Díaz Rivas, atomifysiikan tohtoriopiskelija Lundin yliopistosta.
Useimmille meistä on vaikea käsittää femtosekundin pulssin käsitettä. Silti niitä käytetään monenlaisiin jokapäiväisiin sovelluksiin silmäleikkauksista teollisuuden mikro{1}}koneistukseen. Erittäin lyhyillä laserpulsseilla voidaan tutkia jopa luonnon nopeimpia prosesseja, kuten energiansiirtoa fotosynteesissä ja elektronidynamiikkaa.
Vaikka niitä on käytetty yhä laajemmin, pulssien muodon ja keston tarkka mittaaminen on edelleen vaikea tehtävä. Elektroniset instrumentit ovat liian hitaita, minkä vuoksi tutkijat ovat siirtyneet optisiin menetelmiin.
Nykyiset menetelmät ovat rajallisia
Tämäntyyppiset optiset tekniikat vaativat kuitenkin tyypillisesti useita mittauksia skannausjaksossa. Tämä tekee niistä sopimattomia yksittäisten pulssien kaappaamiseen reaaliajassa.
Yksi{0}}versioita on syntynyt perustieteissä yleisesti käytettyjen hyvin lyhyiden pulssien kuvaamiseen,-mutta kamppailevat pidempien pulssien kanssa, joita käytetään yleisemmin teollisissa ja lääketieteellisissä sovelluksissa. Rajoitukset liittyvät pulssien riittävän venyttämisen monimutkaisuuteen kompaktissa optisessa kokoonpanossa.
Tyylikäs ratkaisu syntyy
Lundin yliopiston tutkijat ovat nyt kehittäneet kompaktin ja tyylikkään tavan ultranopeiden laserpulssien venyttämiseen yksinkertaisella optisella periaatteella. Tutkimus on julkaistu lehdessäOptica.
Lähettämällä pulssillisen lasersäteen diffraktiohilan-komponentin, joka erottaa valon spatiaalisesti väreihinsä- läpi ja kuvaamalla hilan linssien yhdistelmällä, ne voivat ohjata pulssin kestoa tarkasti lasersäteen poikki.
Tämä lähestymistapa mahdollistaa femtosekuntien pulssien pidentämisen yli kymmenkertaiseksi kompaktissa optisessa kokoonpanossa.
Tämä mahdollistaa täydellisen karakterisoinnin yhdellä otoksella ilman, että tarvitset{0}}ennakkokompensoivia optisia elementtejä. Tämän työn tuloksena on monipuolinen tekniikka, joka voi toimia muutamasta femtosekunneista satoihin sykepituuksiin ja kattaa siten tieteelliset, teolliset ja lääketieteelliset sovellukset. Se avaa oven yksittäisten pulssien reaaliaikaiseen-seurantaan, mikä oli aiemmin monien laseralustojen ulottumattomissa.
Katse eteenpäin
Pulssien karakterisoinnin lisäksi tätä optista periaatetta voidaan soveltaa valopulssien spatiotemporaalisten ominaisuuksien muokkaamiseen ja eri tapoihin tutkia valon{0}}aineen vuorovaikutusta.
"Koska ultranopeat laserit jatkavat innovointia tieteen ja teknologian alalla, tämänkaltaiset työkalut ovat avainasemassa tarkkuuden ja ymmärryksen rajojen ylittämisessä", Lundin yliopiston atomifysiikan vanhempi lehtori Cord Arnold toteaa.
