Il forte impulso di guida E0 genera armoniche di alto ordine ogni mezzo ciclo ottico del driver, e forma una sequenza di fenditure temporali attoecond. Un debole impulso di segnale perturba le traiettorie degli elettroni (frecce curve grigie) per la generazione di armoniche, inducendo uno spostamento del pattern di interferenza nel dominio della frequenza. (a) Lo spettro armonico simulato utilizzando un'approssimazione di campo forte. Lo spostamento di energia dipendente dal ritardo di ciascuna armonica è espresso come σ(τ)?ES(τ)+αES (τ+Δ), e può essere utilizzato per ricostruire il campo elettrico dell'impulso del segnale. (b) Il campo ricostruito (linee tratteggiate rosse) e originale (linee continue nere). Credito:©Science China Press
L'interferometro del dominio spazio-impulso è una tecnica chiave nelle moderne misurazioni di precisione, ed è stato ampiamente utilizzato per applicazioni che richiedono un'eccellente risoluzione spaziale nella metrologia ingegneristica e nell'astronomia. L'estensione di tali tecniche interferometriche al dominio tempo-energia è un complemento significativo alle misurazioni del dominio spaziale e si prevede che fornisca capacità di risoluzione temporale per tracciare processi ultraveloci. Però, tali applicazioni per la misurazione del dominio del tempo ad alta precisione, in particolare la misurazione risolta in tempo di attosecondi allo stato dell'arte, è meno esplorato nonostante il suo grande significato.
Recentemente, il team di ottica ultraveloce della Huazhong University of Science and Technology in Cina ha compiuto entusiasmanti progressi e ha sviluppato un interferometro completamente ottico ad attosecondi a poche fenditure e ha dimostrato le sue applicazioni nella misurazione ad alta precisione nel dominio del tempo-energia. Si basa su armoniche laser di alto ordine, che è essenzialmente un interferometro di Young nel dominio del tempo con il treno di impulsi ad attosecondi come fenditure di diffrazione. Introducendo un campo debole esterno per perturbare il processo di generazione armonica, la fase delle fenditure temporali dell'attosecondo cambia determinando un notevole spostamento di energia delle armoniche. Gli autori hanno derivato una semplice formula intuitiva per rappresentare lo spostamento di energia indotto dal campo perturbante, da cui viene implementata l'interferometria ad attosecondi controllata dal fronte d'onda che preserva la risoluzione temporale degli attosecondi e la risoluzione energetica di centinaia di meV.
Come prima applicazione, gli autori hanno utilizzato la capacità di risoluzione temporale dell'interferometro per il rilevamento in tempo reale di un campo elettromagnetico di petahertz. L'analisi dell'approssimazione di campo forte mostra che lo spostamento di energia delle armoniche è proporzionale a una combinazione lineare di due impulsi perturbatori ritardati. Seguendo una banale analisi di Fourier, il campo elettrico dell'impulso perturbante può essere facilmente recuperato. Tale metodo può essere facilmente generalizzato per ricostruire segnali con uno stato arbitrario di polarizzazione
Come seconda applicazione, gli autori hanno utilizzato la capacità di risoluzione dell'energia dell'interferometro per interrogare il salto di fase anormale del dipolo di transizione vicino a un minimo di Cooper in argon. Quando si considerano più armoniche contemporaneamente, la separazione temporale delle fenditure ad attosecondi diventa tracciabile in maniera energeticamente risolta, e il rimodellamento della struttura temporale EUV vicino a un minimo di Cooper in argon è chiaramente rivelato. Questa nuova interferometria ad attosecondi ha esteso la misurazione ad alta precisione basata sull'interferometro al dominio tempo-energia con un approccio completamente ottico. Può potenzialmente trovare applicazioni significative nel sondare le dinamiche strutturali di bersagli complessi.
