I ricercatori del Max Born Institute for Nonlinear Optics and Short Pulse Spectroscopy (MBI) hanno raggiunto una nuova pietra miliare nella generazione di impulsi a pochi cicli, battendo un record di 10 anni e ottenendo impulsi laser di 1,5 cicli ottici con una potenza di picco di 1,2 terawatt da una nuova linea di luce del compressore a fibra cava ad alta energia. Gli impulsi intensi verranno utilizzati per generare un'intensa radiazione armonica ad attosecondi per studi di spettroscopia XUV non lineare.

Per fare luce su complessi meccanismi di trasferimento di carica durante la formazione di un legame chimico o in processi biologicamente rilevanti, occorrono strumenti con eccezionale risoluzione temporale nell'attosecondo (10 ^-18 s) regno. Impulsi di luce a singolo attosecondo possono essere generati nella gamma spettrale dell'ultravioletto estremo (XUV) focalizzando intensi impulsi laser di pochi cicli che comprendono solo poche oscillazioni del campo elettrico su atomi di gas nobile, utilizzando il processo chiamato generazione di alte armoniche (HHG). Però, l'efficienza di conversione è bassa, producendo impulsi ad attosecondi molto deboli, insufficiente per applicazioni spettroscopiche non lineari. Per creare impulsi ad attosecondi isolati più intensi, alta energia, vicino all'infrarosso, sono necessari impulsi laser di guida a pochi cicli.

Ora, i ricercatori dell'MBI hanno fatto un grande passo avanti nella scalabilità energetica degli impulsi del driver. Il gruppo è riuscito ad ampliare spettralmente e successivamente a comprimere gli impulsi di un laser allo zaffiro di titanio, che emette alla lunghezza d'onda di 790 nm, a 3,8 fs di durata (1,5 cicli ottici) a un'energia di 6,1 mJ, che è senza precedenti al tasso di ripetizione del kilohertz. Quindi la potenza di picco degli impulsi supera il terawatt (> 10 ¹² W) livello. Questo risultato infrange un record di 10 anni raggiunto a RIKEN.

Per ottenere questi risultati, una nuova linea di luce del compressore lunga 8,2 metri è stata costruita attorno a una linea di luce lunga 3,75 metri, fibra allungata flessibile a nucleo cavo (SF-HCF) in cui l'allargamento spettrale ha avuto luogo a causa dell'interazione non lineare tra gli intensi impulsi di luce e gli atomi di elio ammessi nel capillare. Gli impulsi spettralmente ampliati sono stati quindi compressi da una serie di specchi cinguettanti e caratterizzati da un dispositivo di scansione della dispersione in linea che è stato posizionato direttamente nella linea di luce del vuoto costruita per la successiva generazione di armoniche elevate e gli esperimenti XUV. Il nuovo compressore HCF è una versione potenziata di un dispositivo che è stato recentemente sviluppato nell'ambito di una collaborazione internazionale con la partecipazione dell'MBI.