Como los científicos investigan la naturaleza cada vez con mayor precisión con pulsos láser, ahora apuntan al régimen de zeptosegundos, una billonésima parte de una billonésima de segundo y la escala de tiempo más rápida medida, la optimización de cada parámetro de esos pulsos puede ofrecer mediciones más afinadasde propiedades dinámicas aún desconocidas. La longitud de onda del láser, la duración y la energía de cada pulso, y la velocidad a la que se producen los pulsos son factores clave en la observación de la dinámica, como los movimientos de electrones en tiempo real de moléculas individuales junto con el movimiento del componenteátomos
La longitud de onda larga infrarroja, los pulsos de alta energía producidos cientos de miles de veces por segundo todavía son muy difíciles de producir. Sin embargo, estas son condiciones necesarias para crear radiación de rayos X con suficiente energía para superar las interacciones del agua que actualmente limitanel uso de microscopía de rayos X de muestras vivas.
Una colaboración de investigación con sede en Europa entre el Instituto de Ciencias Fotónicas ICFO, España, y el Instituto Max Planck para la Ciencia de la Luz MPL, Alemania, ahora informa el desarrollo de dicha fuente, produciendo 9.6 vatios en el mediopulsos infrarrojos IR medio, a una tasa de repetición de 160 kilohercios, usando una innovadora geometría de fibra y un amplificador paramétrico juntos.
Cada pulso consiste en un solo ciclo de la onda óptica generada a partir de una fibra de cristal fotónico de núcleo hueco llena de gas que no requiere compresión externa, un procesamiento de señal externo que otros sistemas típicamente requieren para producir esos pulsos limpios. Los resultadosde esta investigación se presentará durante el Congreso de láser de OSA, del 1 al 5 de octubre de 2017 en Nagoya, Japón.
"La importancia de nuestro trabajo es el logro de la generación de pulso en el límite físico final de una oscilación del campo eléctrico en el IR medio, y con una potencia sin precedentes", dijo Ugaitz Elu, estudiante de doctorado en ICFO y miembro deel equipo de investigación: "El campo eléctrico es reproducible, estable de fase portadora a envolvente, y la aplicación a una física de campo fuerte y alta generación de armónicos debería conducir a las primeras formas de onda aisladas en el rango de rayos X y zeptosegundos".
Una parte vital de producir tales pulsos cortos implica su ampliación y compresión precisa. Para superponer adecuadamente el espectro de frecuencias, el equipo trabajó para producir la onda de pulso óptico final.
Los espejos sonoros, que consisten en múltiples recubrimientos apilados para reflejar cada parte de los espectros por separado, a menudo se usan en sistemas de láser de fibra para lograr esta compresión externamente después de ampliar el núcleo lleno de gas de la fibra. Sin embargo, en la región del IR medio, la fibra absorbería la energía de los pulsos antes de lograr cualquier tipo de ensanchamiento espectral y la destruiría. La geometría implementada por Elu y sus colaboradores evita este uso de espejos chirriados, y logra tanto el ensanchamiento como la compresión en la fibra.
"Aquí, utilizamos una fibra fotónica de banda prohibida específicamente diseñada cuya geometría evita dicha absorción", dijo Elu. "Podemos lograr la ampliación y la compresión en la misma fibra sin espejos chirriados".
Los regímenes de energía y tiempo que demuestra esta configuración de sobremesa óptica permiten una amplia gama de aplicaciones, sobre todo las que se derivan de los rayos X duros coherentes que hacen posible.
Tener una herramienta para capturar dinámicas con tanta precisión abriría una ventana para observar, en tiempo real, los procesos subatómicos de electrones que absorben y emiten energía durante las reacciones químicas. "Nuestro sistema es increíblemente versátil", dijo Elu. "Por ejemplo., lo usamos para la auto-difracción de electrones con la que podríamos resolver todos los átomos dentro de una molécula mientras se rompe uno de sus enlaces "
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Materiales proporcionado por La sociedad óptica . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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