Een team van onderzoekers van het Center for Relativistic Laser Science, hebben binnen het Institute for Basic Science (IBS) een methode ontwikkeld om de vorm van laserpulsen in omgevingslucht te meten. In tegenstelling tot conventionele strategieën, het vereist geen vacuümomgeving en kan worden toegepast op laserstralen van verschillende golflengten (UV, zichtbaar of langer). Deze gepatenteerde techniek, momenteel beschikbaar voor technologieoverdracht en commercialisering, is nu gepubliceerd in optiek , en naar verwachting zal het onderzoek naar de interactie tussen licht en materie versnellen.

Experts willen laserlicht gebruiken om het gedrag van de elektronen te controleren, en mogelijk om elektrische stromen te manipuleren. Echter, om deze doelen te bereiken, het is essentieel om de golfvorm van een laserpuls te kennen. Aangezien moleculaire gebeurtenissen plaatsvinden in slechts attoseconden (1 as =10-18 seconden), de bestaande methode om ze te bestuderen is gebaseerd op het genereren van attoseconde röntgenpulsen waarvoor detectieapparatuur in vacuümkamers nodig is. IBS-onderzoekers bedachten een alternatieve benadering genaamd TIPTOE (tunneling ionisatie met een verstoring voor de tijdsdomeinwaarneming van een elektrisch veld) die noch röntgenstralenpulsen noch vacuümcondities nodig heeft.

TIPTOE is gebaseerd op twee over elkaar heen geplaatste laserpulsen:een sterke en een zwakke. Atomen of moleculen blootgesteld aan intensieve elektrische velden, zoals degene die worden gecreëerd door sterke laserpulsen, kunnen een deel van hun elektronen verliezen in een fenomeen dat tunnelionisatie wordt genoemd. De TIPTOE-methode is afhankelijk van de intensiteit van het elektrische veld en de tunnelionisatie van de elektronen van de atomen in de lucht. Tijdsverschillen tussen de sterke en de zwakke gesuperponeerde laserpulsen zorgen ervoor dat de intensiteit van het elektrische veld varieert. Omdat een hogere elektrische veldintensiteit overeenkomt met een hogere ionisatie, veranderingen in het elektrische veld worden direct weerspiegeld op de tunnelionisatie. En op zijn beurt, deze veranderingen in tunnelionisatie worden gebruikt om de vorm van de laserpuls te meten. Omdat tunneling-ionisatie slechts 200 attoseconden duurt, de TIPTOE-methode kan voldoende temporele resolutie bieden om UV te meten, zichtbaar, en langere golflengten.

IBS-wetenschappers hebben TIPTOE gevalideerd door het te vergelijken met de conventionele techniek voor het genereren van röntgenpulsen, en de resultaten waren hetzelfde.

"Het grootste voordeel van TIPTOE is de universaliteit van deze techniek bij verschillende golflengten, " legt Kyung Taec Kim uit, de hoofdauteur van deze studie.