Lazer stabilite yöntemi, elektronların ışıkla hassas kontrolünü geliştirir

Oldenburg Üniversitesi Fizik Enstitüsü’ndeki araştırmacılar, deneylerde bireysel elektronların dinamiklerinin manipüle edilmesine olanak tanıyan, ışığın elektrik alanlarının hassas kontrolüne yönelik teknikler üzerinde çalışıyor. Şimdi Attosecond Mikroskopi araştırma grubundan Dr. Jan Vogelsang liderliğindeki bir ekip bu hedefe doğru kararlı bir adım attı.

Dergide yayınlanan bir makalede Uygulamalı Fizik B—Lazerler ve OptikAraştırmacılar saniyede 200.000 ışık atımı üreten bir lazer sistemi sunuyor. Altı Oldenburg araştırmacısı, lazer sisteminin ayrıntılı bir karakterizasyonunu gerçekleştirmek için İsveç’teki Lund Üniversitesi’nden fizik Nobel ödüllü Anne L’Huillier liderliğindeki bir araştırma grubunun üyeleriyle işbirliği yaptı.

Deneyler sırasında, insan gözünün göremediği kızılötesi ışıktan oluşan ışık dalgasının kesin konumu, birkaç saat boyunca bile son derece sabit kaldı. Sürekli bir dizi özdeş ışık darbesinden kaynaklanan kararlı ışık alanları, elektron kontrolü üzerine deneyleri mümkün kılar; bu, ışık hızında çalışan ultra hızlı transistörler gibi cihazların geliştirilmesine yol açabilecek temel araştırmalardır.

Araştırmanın başyazarı Katrin Meier’in açıkladığı gibi, bu çalışmanın yeni yönü, saniyede 200.000 lazer darbesinin tümü arasındaki potansiyel olarak rekor kıran benzerliktir. Araştırmacılar, elektrik alan salınımlarının stabilitesini mikrosaniyelerden saatlere kadar geniş bir zaman ölçeğinde kontrol edebildiler.

Anahtar faktör, diğer parametrelerle birlikte ışık dalgasının tam şeklini tanımlayan “taşıyıcı zarf fazı”dır (CEP): Araştırma grubundan doktora adayı Meier, “Nabzı, elektromanyetik alanın salınımında yalnızca birkaç tepe ve çukura yer olan kısa bir flaş olarak düşünebilirsiniz. CEP, bu tepe ve çukurların flaş içinde nerede konumlandığını belirler” diyor. “Kararlı bir CEP olmasaydı, bir atım veya flaş diğerinden tamamen farklı olurdu ve atım içindeki alanları kullanan kontrollü deneyler imkansız olurdu.”

CEP sıcaklık dalgalanmalarına, hava hareketlerine ve hatta en ufak titreşimlere karşı son derece duyarlı olduğundan, Oldenburg attosaniye laboratuvarındaki olağanüstü kararlı koşullarla birlikte titizlikle planlanmış ve yürütülen bir lazer kurulumu, kararlılığı için çok önemlidir. Meier, yine de CEP’in mevcut deney düzeneğindeki istikrarının ekibi şaşırttığını söylüyor.

CEP yalnızca çok küçük bir miktarı tanımlasa da, ölçüm sonuçları üzerinde büyük bir etkiye sahip olabileceğini şöyle açıklıyor: “CEP’deki minimum bir kayma, elektronların lazer darbesine nasıl tepki vereceğini belirleyebilir; tıpkı hassas zamanlanmış bir ‘itme’nin salınımın hangi yönde salınacağını belirlemesi gibi.”

CEP’nin şu anda kurulmuş olan kurulumdaki mükemmel stabilitesi, daha önce herhangi bir ölçüm sinyalini kaydetmenin imkansız olduğu deneylerin gerçekleştirilmesi olasılığının önünü açıyor.