Znajdź zawartość

Jednym z zastosowań laserów jest pomiar czasu: kiedy istnieje potrzeba pomiaru czasu trwania bardzo szybkich zjawisk, najlepszą metodą są krótkie impulsy laserowe. Współczesne lasery pozwalają generować impulsy o długości 100 attosekund. Attosekunda to jedna trylionowa sekundy i trudno nawet sobie wyobrazić tak mały odcinek czasu. Niemieccy inżynierowie z Instytutu Maxa Borna pobili ten rekord, osiągając wynik 12 attosekund. Generowanie tak krótkich impulsów nie jest łatwe. Pojedyncza oscylacja fali świetlnej w zakresie widzialnym to około 1200-2500 attosekund, ultrakrótkie impulsy laserowe są więc złożeniem kilku oscylacji. Problemem w tak małej skali są zakłócenia: konwencjonalne źródła impulsów laserowych podlegają silnym fluktuacjom i maksimum pola elektrycznego nie zawsze pokrywa się ze środkiem impulsu. Konieczne jest stosowanie metod stabilizacji pola, na przykład poprzez kontrolę fazy impulsu. Opracowanie generatora tak krótkich impulsów wymagało zastosowania lepszych metod stabilizacji. Inżynierowie Instytutu Maxa Borna Optyki Nieliniowej i Spektroskopii Krótkoprzebiegowej pod kierunkiem Güntera Steinmeyera, we współpracy z wytwórcą laserów, firmą Femtolasers zastosowali nowatorskie podejście do zagadnienia. W przeciwieństwie do tradycyjnych metod zbędna jest manipulacja wewnątrz samego lasera, co całkowicie wyklucza fluktuacje mocy lasera i czasu impulsu, zapewniając wyjątkową stabilność. Korekcja fazy impulsu laserowego uzyskiwana jest przy pomocy tak zwanego akustyczno-optycznego zmieniacza częstotliwości. Bezpośrednia kontrola nad fazą impulsu drastyczne upraszcza wiele eksperymentów fizyki attosekundowej i pomiaru częstotliwości - mówi dr Steinmeyer. To właśnie nowa metoda stabilizacji maksimum pola pozwoliła na zwiększenie precyzji ze 100 attosekund (około jednej dwudziestej długości fali światła) do wspomnianych 12 attosekund (około jednej dwusetnej długości fali). To dwukrotnie mniejszy okres czasu, niż skala atomowa (24 attosekundy), czyli w rezultacie dwukrotnie bardziej precyzyjny pomiar. To duże osiągnięcie w możliwościach badań nad szybko biegnącymi procesami.