Een team onderzoekers van het Max Born Instituut (MBI) in Berlijn heeft nu een andere aanpak gedemonstreerd, waardoor ze APAPS-experimenten kunnen uitvoeren met een veel compactere opstelling. Hiervoor gebruikten ze een kant-en-klare aandrijflaser met een herhalingssnelheid van kilohertz. Dit resulteerde in een substantieel stabielere werking, wat een belangrijke vereiste is voor de succesvolle implementatie van APAPS.

De wetenschappers gebruikten infraroodlaserpulsen voor het genereren van attosecondepulsen in een gasstraal. In tegenstelling tot de manier waarop attosecondepulsen gewoonlijk worden gegenereerd, kwamen ze echter op het idee om de gasstraal niet dichtbij het aandrijvende laserfocus te plaatsen, maar op enige afstand ervan. Als resultaat werden attosecondepulsen met een relatief hoge pulsenergie en een kleine virtuele brongrootte gegenereerd, waardoor de onderzoekers na herfocussering attosecondepulsen met hoge intensiteit konden verkrijgen.

De onderzoekers maakten gebruik van deze stabiele en intense attosecondebron door een APAPS-experiment uit te voeren, waarbij argonatomen werden geïoniseerd door een attosecondepomppuls, resulterend in het genereren van enkelvoudig geladen Ar ⁺ ionen. De vorming van deze ionen werd onderzocht met een sondepuls van een attoseconde, wat leidde tot verdere ionisatie en de vorming van dubbel geladen Ar ²⁺ ionen.

De resultaten waren een stijging van de Ar ²⁺ ionenopbrengst op een zeer snelle tijdschaal wordt waargenomen. Hieruit blijkt dat de betrokken pomp- en sondepulsen inderdaad een pulsduur van attoseconden hebben.

De bescheiden infrarode aandrijfpulsenergieën die in dit onderzoek zijn gebruikt, maken de weg vrij voor het uitvoeren van APAPS-experimenten met nog hogere herhalingsfrequenties tot op het megahertz-niveau. De benodigde lasersystemen om deze experimenten uit te voeren zijn al beschikbaar of in ontwikkeling. Als gevolg hiervan kan het nieuwe concept ongekende inzichten in de wereld van elektronen op extreem korte tijdschalen mogelijk maken, die niet toegankelijk zijn met de huidige attosecondetechnieken.

De bevindingen zijn gepubliceerd in het tijdschrift Science Advances .

Meer informatie: Martin Kretschmar et al, Compacte realisatie van all-attoseconde pomp-sondespectroscopie, Wetenschappelijke vooruitgang (2024). DOI:10.1126/sciadv.adk9605

Journaalinformatie: Wetenschappelijke vooruitgang

Aangeboden door het Max Born Instituut voor niet-lineaire optica en korte-pulsspectroscopie (MBI)