Méthode révolutionnaire génère impulsions laser ultracourtes haute puissance

• Scientifiques génèrent impulsions plus courtes période onde, utilisant amplificateur paramétrique optique.
• Utilisable observer mouvement électrons dans atomes.

Années récentes : impulsions milieu infrarouge few-cycle haute énergie attirent intérêt nombreuses applications : spectroscopie IR 2D, émission électronique sub-femtoseconde, imagerie temps-résolu composés, génération rayons X cohérents mous/incohérents durs.

Récemment, scientifiques A*STAR (Agency for Science, Technology and Research) Singapore Institute of Manufacturing Technology : synthétiseur laser générant impulsions infrarouges plus courtes période onde.

Permettrait chercheurs étudier mouvements électrons inside atomes. Longueurs d'onde impulsions ultracourtes mid-infrared → facilement absorbées divers atomes/molécules.

Nouveau synthétiseur laser

Dans atomes, électrons passent bande énergie à autre en femtosecondes (10⁻¹⁵ s) voire attosecondes (10⁻¹⁸ s). Échelles temps exceptionnelles → scientifiques besoin impulsions laser haute puissance, ultracourtes observer/analyser tels événements.

Une façon : exposer cristaux non-linéaires impulsions infrarouges très courtes, extrêmement intenses. Mais équipe n'a pas juste implémenté méthodologies traditionnelles, elle a amélioré création impulsions courtes mid-infrared.

Pour générer impulsions < période onde : bande passante spectrale large requise. Études précédentes combinent impulsions couvertures spectrales multiples pour tel large bande passante — tâche hautement difficile/complexe. Contrôle précis amplitude relative et phase impulsions individuelles, équipement contrôle bruit différent.

Pour simplifier : scientifiques utilisé dispositif amplificateur paramétrique optique — source lumière émettant deux impulsions laser longueurs d'onde variables. Phases et amplitudes ces deux impulsions configurables relative l'une à l'autre.

Référence : Nature Communications | doi:10.1038/s41467-017-00193-4

Amplificateur développé émet impulsions délai temps très court → fusionnent impulsion large bande passante sans système contrôle bruit additionnel. Possible rendre impulsion finale même < période onde : interférence destructive coupe impulsion bords, interférence constructive centre.

Crédit image : Vienna University of Technology

Quand impulsions ultracourtes dirigées matériaux solides spécifiques : déclenchent émission photons haute énergie régions ultra-violet haute. Photons haute énergie → investiguer processus inside atome, échelle temps attosecondes.

Étude : impulsions mid-infrared produisent photons haute énergie feuilles minces silicium. Plus précisément : synthétiseur impulsion haute énergie mid-infrared couvrant bande passante 2,5-9,0 µm, driven high-harmonic generation échantillons silicium minces montrer interactions champ fort isolées solides. Largeur impulsion synthétisée ~12,4 fs, correspondant 0,88 cycle optique ~4,2 µm.

Et après ?

Prochain travail : équipe créera impulsions électroniques isolées autres matériaux → inspection processus encore plus rapides within atomes.

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Avancées techniques pump laser pourraient potentiellement pousser source mid-infrared sub-cycle vers puissances crête driver interactions champ fort milieux gazeux.