研究人员从工业激光产生阿秒光

中央佛罗里达大学的研究人员正在使所有学科的研究人员都可以更轻松地访问尖端的原子科学领域。

他们在今天的“ 科学进展 ”杂志上发表的一项新研究中详细阐述了他们帮助开拓领域的方法。

的阿秒是十亿分之一秒，并且以与阿秒精度测量的能力的十亿分之一允许研究人员研究内部的原子和分子的电子的快速运动到其自然时间尺度。

测量这种快速运动可以帮助研究人员了解光与物质相互作用的基本方面，这可以为努力收集太阳能发电，检测化学和生物武器，进行医学诊断等提供信息。

UCF物理系的助理教授，该研究的主要研究人员Michael Chini说：“ 原子学的主要挑战之一是它依赖于世界一流的激光设备。” “我们很幸运能在UCF拥有一个实验室，全世界可能还有另外十个实验室。但是不幸的是，它们中的任何一个都不是真正的'用户设备'，其他领域的科学家可以进入这些设备并将其用于研究。”

奇尼说，这种无法获得的机会为化学家，生物学家，材料科学家和其他人提供了障碍，他们可以从在他们的领域中应用阿秒科学技术中受益。

奇尼说：“我们的工作是朝着使原子秒脉冲更广泛可及的方向迈出了一大步。”

“我们证明，工业级激光器可以从数十家供应商那里以商业价格购买，价格在100,000美元左右，现在可以用来产生阿秒脉冲。”

Chini说，设置很简单，可以与各种具有不同参数的激光器一起使用。

阿秒科学的工作原理类似于声纳或3D激光测绘，但规模要小得多。当一个阿秒脉冲穿过材料时，与材料中电子的相互作用会使脉冲失真。测量这些畸变可以使研究人员构造电子图像并制作其运动的电影。

通常，科学家已使用复杂的激光系统，这些系统需要大型的实验室设施和洁净室环境，作为用于秒科学的驱动激光器。

产生原子秒研究所需的极短的光脉冲(基本上只包含一个电磁波的振荡周期)，进一步需要使激光通过充满稀有气体(例如氙或氩气)的管传播，以进一步及时压缩脉冲。 。

但是Chini的团队已经开发出一种方法，可以从更常见的工业级激光器中获得如此少的周期脉冲，而以前只能产生更长的脉冲。

通过在管中使用分子气体(例如一氧化二氮)代替稀有气体并改变它们通过气体发出的脉冲的长度，它们压缩了工业级激光器的大约100个周期的脉冲。

研究人员说，他们在论文中展示了压缩到1.6个周期，单周期脉冲在该技术的范围之内。

UCF物理系的博士生，该研究的主要作者约翰·比塔尔(John Beetar)说，气体的选择和脉冲的持续时间是关键。

Beetar说：“如果管子中充满了分子气体，特别是线性分子气体，由于分子趋向于与激光场对准，会产生增强的效果。”

他说：“但是，仅当脉冲足够长以引起旋转对准并经历由旋转引起的影响时，才会出现这种对准引起的增强。” “气体的选择很重要，因为旋转对准时间取决于分子的惯性，为了使增强最大化，我们希望这与激光脉冲的持续时间一致。”

Beetar说：“与使用工业级工业激光器相关的复杂性的降低可以使原子秒科学变得更加容易上手，并且可以使几乎没有激光背景的科学家进行跨学科的应用。”

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