לפני כ-10 שנים הציגו חוקרים מאוניברסיטת לונד ומאוניברסיטת פורטו כלי למדידת משך הדופק של לייזרים מהירים במיוחד. אותו צוות השיג כעת פריצת דרך המאפשרת מדידה של פולסי לייזר בודדים על פני טווח פרמטרים רחב יותר במערך קומפקטי יותר.
"המדידות הסטנדרטיות הנוכחיות ללייזרי פמט-שנייה, המשמשים בדרך כלל בתעשייה וברפואה, נותנות רק אומדן של משך הדופק. הגישה שלנו נותנת מדידה מלאה יותר ויכולה לתרום למיצוי כל הפוטנציאל של טכנולוגיית הלייזר האולטרה-מהיר", אומר דניאל דיאז ריבאס, דוקטורנט לפיזיקה אטומית באוניברסיטת לונד.
המושג של פעימות פמט-שנייה קשה לתפיסה עבור רובנו. עם זאת, הם משמשים למגוון רחב של יישומים יומיומיים, מניתוחי עיניים ועד מיקרו-עיבוד שבבי בתעשייה. פולסי הלייזר הקצרים ביותר יכולים אפילו לחקור את התהליכים המהירים ביותר בטבע, כמו העברת אנרגיה בפוטוסינתזה ודינמיקת אלקטרונים.
אפילו כשהם נמצאים בשימוש נרחב יותר ויותר, המדידה המדויקת של צורתם ומשך הפולסים נותרה משימה קשה. מכשירים אלקטרוניים איטיים מדי, וזו הסיבה שהחוקרים פנו לשיטות אופטיות.
השיטות הנוכחיות מוגבלות
עם זאת, סוגים אלה של טכניקות אופטיות דורשות בדרך כלל מספר מדידות ברצף סריקה. זה הופך אותם לבלתי מתאימים ללכידת פולסים בודדים בזמן אמת.
צצו גרסאות של-זריקה בודדת לאפיון פולסים קצרים מאוד בשימוש נפוץ במדע היסודי-אך נאבקים עם פולסים ארוכים יותר בשימוש נפוץ יותר ביישומים תעשייתיים ורפואיים. המגבלות קשורות למורכבות של מתיחה מספקת של הפולסים בתוך מערך אופטי קומפקטי.
נוצר פתרון אלגנטי
חוקרים מאוניברסיטת לונד פיתחו כעת דרך קומפקטית ואלגנטית למתיחה של פולסי לייזר מהירים במיוחד באמצעות עקרון אופטי פשוט. המחקר פורסם בכתב העתאופטיקה.
על ידי שליחת קרן לייזר פועמת דרך סורג עקיפה-רכיב המפריד אור לצבעים שלו-והדמיה של הסורג עם שילוב של עדשות, הם יכולים לשלוט במדויק על משך הדופק על פני קרן הלייזר.
גישה זו מאפשרת להאריך את פעימות הפמטו-שנייה יותר מפי עשרה בתוך מערך אופטי קומפקטי.
זה מאפשר אפיון מלא בצילום בודד, ללא צורך באלמנטים אופטיים-לפני פיצוי. התוצאה של עבודה זו היא טכניקה רב-תכליתית שיכולה לעבוד במשך דופק שנעים בין כמה פמט-שניות למאות, ובכך לכסות יישומים מדעיים, תעשייתיים ורפואיים. זה פותח את הדלת לניטור-בזמן אמת של פולסים בודדים, משהו שהיה בעבר מחוץ להישג יד עבור פלטפורמות לייזר רבות.
מבט קדימה
מעבר לאפיון הפולסים, ניתן ליישם את העיקרון האופטי הזה כדי לעצב את המאפיינים המרחביים-זמניים של פעימות האור ולחקור דרכים שונות לחקור אינטראקציות של חומר -אור.
"כאשר לייזרים מהירים במיוחד ממשיכים להניע חדשנות במדע ובטכנולוגיה, כלים כמו זה יהיו המפתח לדחיפת גבולות הדיוק וההבנה", מסכם קורד ארנולד, מרצה בכיר לפיזיקה אטומית באוניברסיטת לונד.
