Тем, кто хочет исследовать микромир, необходим точный контроль над лазерным светом. Только с его помощью можно исследовать движение электронов и влиять на их поведение. Теперь ученые из Лаборатории аттосекундной физики Института квантовой оптики Макса Планка (MPQ) и Мюнхенского университета Людвига-Максимилиана (LMU) разработали измерительную систему, которая способна определять лазерные импульсы с широкой полосой пропускания в инфракрасном диапазоне. спектр света точно. В инфракрасном диапазоне длин волн до 1200 нанометров это было возможно только с помощью сложных вакуумных систем.
Новая система может быть использована для точной генерации световых всплесков аттосекундной длительности для исследования атомных систем, а также для контролируемой динамики электронов в кристаллах.Свет — неуловимая среда. Достигая скорости почти 300 000 километров в секунду, свет не просто невероятно быстр, его электромагнитное поле — это настоящий флаттер: он колеблется примерно один миллион миллиардов раз в секунду. Однако в последние годы исследователям удается более точно наблюдать за этими колебаниями и даже контролировать их.
Таким образом, свет — это сверхбыстрый инструмент для исследования микромира.Инфракрасные световые импульсы длительностью несколько фемтосекунд служат в этом контексте надежным источником света для генерации аттосекундных световых импульсов. С помощью световых вспышек длиной до аттосекунд можно «фотографировать» электроны. С другой стороны, можно также стимулировать электронное движение в молекулах и кристаллах с помощью инфракрасных лазерных импульсов и тем самым изменять их электронные свойства за фемтосекунды.
Одна фемтосекунда равна одной миллионной одной миллиардной секунды; аттосекунда в тысячу раз короче.Чем лучше вы знаете форму инфракрасных лазерных импульсов, тем точнее могут быть выполнены эксперименты, которые могут дать нам информацию о явлениях внутри кристаллов. Теперь лазерные физики из Лаборатории аттосекундной физики доктора Николаса Карповича и Сабины Кейбер из Института квантовой оптики Макса-Планка и Университета Людвига-Максимилиана в Мюнхене разработали измерительную систему, основанную на электрооптической методике отбора проб, разработанной для дальний и средний инфракрасный, что позволяет анализировать точную форму световых волн в инфракрасном диапазоне до длины волны 1200 нанометров.
В рамках этой измерительной системы еще один пятифемтосекундный лазерный импульс сканирует электромагнитное поле инфракрасного импульса. «Лазерный импульс состоит из когерентных колебаний электромагнитного поля», — говорит Николас Карпович. «С помощью этой технологии мы теперь можем не только определять огибающую, содержащую эти колебания, но и непосредственно анализировать форму каждого из них». В этом диапазоне длин волн до 1200 нанометров такой точный анализ до сих пор был возможен только в контексте сложной экспериментальной системы.
Благодаря этому новому контролю над импульсами ближнего инфракрасного диапазона возможности для исследования микромира расширяются. Этот метод анализа может также способствовать дальнейшему технологическому развитию в области передачи данных с помощью света. Поскольку при передаче информации часто используется длина волны света примерно 1550 нанометров, точная измерительная система предоставляет возможности для лучшего понимания взаимодействия света и вещества в важном для телекоммуникационного диапазона диапазоне. Система также может быть использована в фундаментальных исследованиях.
Этот метод позволяет улучшить инфракрасную спектроскопию с временным разрешением для исследования биологических и химических образцов.