Asi pred 10 rokmi predstavili výskumníci z Lund University a Porto University nástroj na meranie trvania pulzu ultrarýchlych laserov. Ten istý tím teraz dosiahol prelom, ktorý umožňuje meranie jednotlivých laserových impulzov v širšom rozsahu parametrov v kompaktnejšom nastavení.
"Súčasné štandardné merania pre femtosekundové lasery, ktoré sa zvyčajne používajú v priemysle a medicíne, poskytujú len odhad trvania pulzu. Náš prístup poskytuje úplnejšie meranie a môže prispieť k uvoľneniu celého potenciálu ultrarýchlych laserových technológií," hovorí Daniel Díaz Rivas, doktorand v odbore atómová fyzika na Univerzite v Lunde.
Pojem femtosekundové impulzy je pre väčšinu z nás ťažko uchopiteľný. Napriek tomu sa používajú na širokú škálu každodenných aplikácií, od očnej chirurgie až po mikro-obrábanie v priemysle. Extrémne krátke laserové impulzy môžu dokonca skúmať najrýchlejšie procesy v prírode, ako je prenos energie pri fotosyntéze a dynamika elektrónov.
Aj keď sa stále viac a viac používajú, presné meranie tvaru a trvania impulzov zostáva ťažkou úlohou. Elektronické prístroje sú príliš pomalé, a preto sa výskumníci obrátili na optické metódy.
Súčasné metódy sú obmedzené
Tieto typy optických techník však zvyčajne vyžadujú viacnásobné merania v sekvencii skenovania. To ich robí nevhodnými na zachytávanie jednotlivých impulzov v reálnom čase.
Jedno{0}}verzie sa objavili na charakterizáciu veľmi krátkych impulzov bežne používaných v fundamentálnej vede{1}}, ale zápasia s dlhšími impulzmi, ktoré sa častejšie používajú v priemyselných a lekárskych aplikáciách. Obmedzenia súvisia so zložitosťou dostatočného natiahnutia impulzov v rámci kompaktného optického nastavenia.
Vznikne elegantné riešenie
Vedci z Lundskej univerzity teraz vyvinuli kompaktný a elegantný spôsob napínania ultrarýchlych laserových impulzov pomocou jednoduchého optického princípu. Výskum je publikovaný v časopiseOptika.
Vyslaním pulzného laserového lúča cez difrakčnú mriežku-komponent, ktorý priestorovo rozdeľuje svetlo na jeho farby{1}}, a zobrazením mriežky pomocou kombinácie šošoviek môžu presne riadiť trvanie pulzu v laserovom lúči.
Tento prístup umožňuje, aby sa femtosekundové impulzy predĺžili viac ako desaťnásobne v rámci kompaktného optického nastavenia.
To umožňuje úplnú charakterizáciu v jedinom zábere bez potreby predbežných{0}}kompenzačných optických prvkov. Výsledkom tejto práce je všestranná technika, ktorá môže pracovať pri trvaní impulzov v rozmedzí od niekoľkých femtosekúnd až po stovky, čím pokryje vedecké, priemyselné a lekárske aplikácie. Otvára dvere k-monitorovaniu jednotlivých impulzov v reálnom čase, čo bolo predtým pre mnohé laserové platformy nedostupné.
Pohľad dopredu
Okrem charakterizácie impulzov možno tento optický princíp použiť na tvarovanie časopriestorových vlastností svetelných impulzov a skúmanie rôznych spôsobov štúdia interakcií svetelnej-hmoty.
„Keďže ultrarýchle lasery naďalej poháňajú inovácie vo vede a technike, nástroje ako tento budú kľúčom k posúvaniu hraníc presnosti a porozumenia,“ uzatvára Cord Arnold, docent atómovej fyziky na univerzite v Lunde.
