Onderzoekers van het Max Born Instituut voor niet-lineaire optica en korte pulsspectroscopie (MBI) hebben een nieuwe mijlpaal bereikt in het genereren van pulsen met een paar cycli, het breken van een 10-jaar oud record en het bereiken van 1,5 optische cyclus lange laserpulsen met 1,2 terawatt piekvermogen door een nieuwe hoogenergetische holle-vezelcompressorbundellijn. De intense pulsen zullen worden gebruikt om intense attoseconde harmonische straling te genereren voor niet-lineaire XUV-spectroscopiestudies.

Om licht te werpen op complexe mechanismen voor ladingsoverdracht tijdens de vorming van een chemische binding of in biologisch relevante processen, men heeft tools nodig met een uitzonderlijke temporele resolutie in de attoseconde (10 ^-18 s) rijk. Lichtpulsen van enkele attoseconden kunnen worden gegenereerd in het extreem ultraviolette (XUV) spectrale bereik door intense laserpulsen met een paar cycli die slechts enkele oscillaties van het elektrische veld op edelgasatomen omvatten, te focussen. met behulp van het proces genaamd high-harmonic generation (HHG). Echter, de conversie-efficiëntie is laag, waardoor zeer zwakke attoseconde pulsen, onvoldoende voor niet-lineaire spectroscopische toepassingen. Om intensere geïsoleerde attoseconde-pulsen te creëren, hoge energie, bijna infrarood, laserpulsen met een paar cycli zijn vereist.

Nutsvoorzieningen, onderzoekers van het MBI hebben een grote stap voorwaarts gemaakt in de energieschaling van de driverpulsen. De groep slaagde erin om de pulsen van een titanium saffierlaser spectraal te verbreden en vervolgens te comprimeren, die uitzendt bij een golflengte van 790 nm, tot 3,8 fs duur (1,5 optische cycli) bij een energie van 6,1 mJ, wat ongekend is bij kilohertz-herhalingsfrequentie. Het piekvermogen van de pulsen is dus groter dan de terawatt (> 10 ¹² W) niveau. Dit resultaat verbreekt een 10-jarig record dat op RIKEN werd behaald.

Om deze resultaten te bereiken, een nieuwe 8,2 meter lange compressorbundellijn werd gebouwd rond een 3,75 meter lange, uitgerekte flexibele holle kernvezel (SF-HCF) waar spectrale verbreding plaatsvond als gevolg van niet-lineaire interactie tussen de intense lichtpulsen en heliumatomen die in het capillair worden toegelaten. De spectraal verbrede pulsen werden vervolgens gecomprimeerd door een reeks getjilpte spiegels en gekenmerkt door een in-line dispersiescanapparaat dat direct in de vacuümbundellijn werd geplaatst die is geconstrueerd voor daaropvolgende hoogharmonische generatie en XUV-experimenten. De nieuwe HCF-compressor is een opgeschaalde versie van een apparaat dat onlangs is ontwikkeld in het kader van een internationale samenwerking met deelname van de MBI.