Световые импульсы создают еще более короткие световые импульсыАттосекунда — это одна миллиардная миллиардной секунды. Это невообразимо короткий временной масштаб, в котором можно изучать такие процессы, как движение электрона в атоме. «Аттосекундные световые импульсы можно создать, направив на атомы лазерный импульс, который в тысячу раз длиннее, — говорит Стефан Хесслер, ученый из Венского технологического университета. Сначала лазерный импульс отрывает электрон от атома и уносит его.
Однако через короткое время электрон замедляется осциллирующим лазерным полем и в конечном итоге отталкивается к своему атому, что приводит к повторному столкновению. «Точная форма лазерной волны определяет, ударяется ли электрон об атом и с какой энергией происходит это столкновение», — говорит Стефан Хесслер. В идеале электрон набирает столько энергии в лазерном поле, что при ударе об атом испускается гораздо более короткая вспышка света с очень высокой энергией — аттосекундный лазерный импульс с частотой в ультрафиолетовом или рентгеновском режимах. .Создание лазерной симфонии
Оптимальная форма исходного, более длинного лазерного импульса создается путем комбинирования различных частот, так что колебания волны не имеют синусоидальной формы, а имеют более сложную пилообразную форму. Подобные эффекты используются в акустике: разные звуки создаются путем объединения волн разных частот. Попытки контролировать форму лазерной волны уже предпринимались: частоту лазера можно удвоить, а затем исходную волну объединить с двухчастотной волной. Однако возможности формирования, открываемые этой простой техникой удвоения частоты, ограничены.
В Венском техническом университете разработан дополнительный метод: к лазерному импульсу добавляется не только более высокочастотная волна, но и более низкочастотная. Лазерная волна сопровождается «оптическим басом», что значительно расширяет диапазон возможностей для формирования формы волны.«Мы можем настроить интенсивность и относительную фазу трех разных частот, — говорит Стефан Хесслер, — это приближает нас к« идеальной волне », которую можно рассчитать с помощью численного моделирования».
С помощью лазерных импульсов новой формы электроны могут быть очень эффективно оторваны от атомов, и электроны впоследствии получают большое количество энергии. Таким образом, команде удалось создать аттосекундное импульсное излучение, в сто раз более интенсивное, чем могут произвести простые синусоидальные волны.Штефан Хесслер убежден, что таким образом можно оптимизировать и многие другие лазерные эффекты. Не только атомы, но и молекулы, плазма или твердые тела могут быть облучены лазерными волнами особой формы, вызывая множество различных эффектов.
В принципе, этот метод можно расширить: зная, как добавлять более низкие частоты к лазерному импульсу, теперь можно комбинировать еще больше частот. Большее количество частот означает больше возможностей для формирования волны, точно так же, как композитор находит больше способов выражения, сочиняя музыку не только для флейты, но и для всего оркестра.