В 1961, только вскоре после изобретения первого лазера, ученые выставили кремниевые кристаллы диоксида (также известный как кварц) к интенсивному рубиновому лазеру, чтобы удвоить его частоту, т.е., изменить его цвет от видимого до ультрафиолетового, отметив появление нелинейной оптики и фотоники. Теперь, исследователи вокруг доктора Элефтэрайоса Гулилмакиса из Attoelectronics Research Group в Институте Макса Планка Квантовой Оптики в Гархинге, высветили интенсивный ультракороткий лазерный пульс на тонких пленках того же самого материала как в упомянутом новаторском эксперименте и добились успеха, чтобы преобразовать лазерный свет в радиацию, имеющую частоту больше чем в 20 раз выше, чем тот из лазера, т.е., в чрезвычайный ультрафиолетовый диапазон спектра.Лазерные импульсы использовали состоявший просто единственное колебание их цикла волны и позволили ученым стимулировать движение электронов в кристаллической решетке чрезвычайно быстро. Поскольку электроны материала подпрыгнули на потенциале решетки, сформированном атомами в кристалле, они исходят и таким образом преобразовывают энергию, поднятую лазерным светом в чрезвычайное ультрафиолетовое излучение.
Эксперименты прокладывают путь к новым основанным на теле фотонным устройствам. Поскольку движение электронов, которые ведет лазерный пульс, исследует свойства тела, измерения испускаемого радиационного лидерства к более глубокому пониманию структуры и внутренним работам твердых частиц.Нелинейная оптика и ее широкий спектр современных применений в фундаментальной науке, лазерной технологии, телекоммуникациях и медицине полагаются на преобразование света от одного цвета до другого, процесс, который происходит, когда интенсивный лазер взаимодействует с вопросом. Такие процессы позволяют производить подобную лазеру радиацию частот (цвет), который не может быть непосредственно произведен в лазерах и следовательно эксплуатировать ее для новых заявлений.
Больше двух десятилетий ученые использовали очень интенсивные лазеры, чтобы стимулировать движение электронов в атомах или молекул в газовой фазе, например, произвести радиацию в ультрафиолетовой противоположности или даже часть рентгена спектра. «В сжатых СМИ фазы – которые включают основной столб современных фундаментальных и практических фотонных заявлений – вещи намного более сложны», говорит Гулилмакис, лидер исследовательской группы. Твердые частицы не могут выдержать интенсивные лазеры без того, чтобы быть поврежденным, и еще хуже, быстрые вибрирующие атомы в теле беспорядочно сталкиваются с управляемыми лазером электронами, предотвращающими поколение последовательной, подобной лазеру радиации.
При помощи чрезвычайно быстрых лазерных импульсов (как правило, меньше чем 2 фемтосекунды) – настолько быстро, что включили только единственное колебание световой волны, произведенной «так называемым» легким полевым синтезатором – ученые MPQ добились успеха, чтобы обойти эти проблемы. «Вопрос может выдержать интенсивную область, когда освещено в течение очень короткого времени, чтобы произвести чрезвычайный ультрафиолетовый, и атомы просто перемещаются в этом кратковременном масштабе», говорит Трэн Транг Луу, ученый в команде.Но ученые MPQ не остановились там. «Мы эксплуатировали испускаемую радиацию EUV, чтобы представить информацию о структуре – более определенно дисперсии зоны проводимости – тела, которое было более раннее недоступный твердотельным спектроскопиям», указывает Goulielmakis. Будучи выставленным оптическим областям, электроны получают пинок от валентной зоны до зоны проводимости, где они ускорены лазерной областью. «Когда электроны перемещаются, они «чувствуют» окружающую структуру тела, и эта информация воплощена в испускаемой радиации», говорит Маниш Гарг, ученый в команде.
Но как быстро электроны колеблются, чтобы произвести чрезвычайное ультрафиолетовое излучение в теле? Это показано частотой испускаемой радиации и теоретической интерпретацией экспериментов. «У нас есть верный признак, что лазерные импульсы вынуждают электроны выполнить чрезвычайно быстрые колебания десятков Petahertz (1 015 Гц) частоты в кристалле», объясняет Гулилмакис. «На самом деле это – самый быстрый электрический ток, когда-либо произведенный в теле, и испускаемая радиация от этих колебаний позволяет нам всматриваться в динамику этого чрезвычайно быстрого движения».
Управляя формой волны лазерных импульсов с легким полевым синтезатором, ученые также добились успеха, чтобы управлять этими сверхбыстрыми электрическими токами в теле. «Наша работа открывает новые маршруты для понимания основанной на свете электроники, работающей на частотах multi-PHz», доктор Гулилмакис возобновляется.