در جهت کنترل کامل امواج نوری

در این آزمایشگاه در خصوص فیزیک آتو ثانیه (LAP) واقع در گارچینگ آلمان، یک تیم، آشکار سازی ساخته است که تصویری دقیق از اشکال موجی مربوط به پالس های لیزر فمتو ثانیه فراهم می نماید. دانش مربوط به شکل موج دقیق این پالس ها، دانشمندان را قادر می سازد تا به طور تجدید پذیری فلش های نوری تولید نمایند که هزار بار کوتاه تر می باشند. به عبارت دیگر این فلش های نوری تنها در مقیاس آتو ثانیه طول میکشند. به علاوه، از دانش مزبور می توان برای مطالعه ی فرآیندهای فوق سریع در سطح های اتمی و مولکولی نیز استفاده نمود.
لیزرهای با مد قفل شده ی مدرن، می‏توانند فلش های نوری بسیار کوتاهی تنها برای چند فمتو ثانیه تولید نمایند. در یک فمتو ثانیه، نوری که از سمت زمین به سمت ماه تنها در یک ثانیه سریعاً حرکت می کند، فقط سه ده هزارم میلی متر پیشروی می نماید. چنین پالس های کوتاهی، تنها یک یا دو نوسان از آن میدان مغناطیسی را در بر می گیرند که از طریق موج هایی با دامنه ی کوتاه، جلوتر یا عقب تر می باشند. شایان ذکر است که دامنه ی این موج ها، به سرعت کاهش می یابند. به منظور بهره برداری در یک وضعیت بهینه برای بررسی فرآیندهای بسیار کوتاهی که در سطح مولکولی و اتمی رخ می دهند، دانستن شکل دقیق نوسانات با دامنه ی بالا، حائز اهمیت می باشد.
در این آزمایشگاه در خصوص علم فیزیک آتو ثانیه واقع در قسمت اپتیک کوانتومی مؤسسه‌ی ماکس پلانک (MPQ)، یک تیم شامل دانشمندانی از دانشگاه فنی مونیخ (TUM)، دانشگاه لودویک ماکسیمیلیان مونیخ (LMU) و شرکای همکار دیگر، در حال حاضر یک آشکار ساز شیشه ای ایجاد کرده است که تعیین دقیق شکل آن دسته از موج های نوری را فراهم می نماید که یک پالس فمتو ثانیه مخصوص تشکیل می دهند.
در دوره ی آزمایشات انجام شده در طول چند سال گذشته، فیزیک دانان در گروهی که به دست پروفسور فرنس کرائوز (از قسمت اپتیک کوانتومی مؤسسه‌ی ماکس پلانک و دانشگاه لودویک ماکسیمیلیان مونیخ) و پروفسور رینهارد کینبرگر (از دانشگاه فنی مونیخ) رهبری می شد، آموخته اند زمانی که نور لیزر با شدت بالا پالس شده، به شیشه برخورد می کند، شامل مقادیر قابل اندازه گیری از جریان الکتریکی در ماده می گردد. اکنون، کرائوز و همکارش متوجه شده اند که جهت حرکت این جریان که به واسطه ی یک پالس فمتو ثانیه تصادفی ایجاد می شود، به طور حساسی وابسته به شکل واقعی بسته ی موجی خود می باشد.
به منظور کالیبره نمودن آشکار ساز شیشه ای جدید، پژوهشگران، سیستمشان را با یک ابزار معمولی پیوند می دادند. شایان ذکر است که از این ابزار برای اندازه گیری شکل های موجی نور استفاده می‌شود. از آن جایی که انرژی همراه شده با پالس لیزر برای آزاد نمودن الکترون های محدود از اتم های یک گاز نجیب مانند زنون، کافی می باشد، آشکار ساز کلاسیک، جریان هایی را اندازه گیری می نماید که به علت حرکت های این الکترون های آزاد ایجاد می گردند. با این حال، یک مشکل نیز وجود دارد و آن این است که اندازه گیری ها باید در خلاء بالایی انجام شوند.
از طریق مقایسه ی جریان های وارد شده به آشکار ساز حالت جامد جدید با داده های به دست آمده با استفاده از دستگاه های معمولی، تیم تحقیقاتی می توانست که ویژگی های کارایی مربوط به ساختار شیشه‏ای جدیدشان را مشخص نماید، به طوری که اکنون می توان از این وسیله به عنوان یک آشکار ساز فاز قابل اعتماد برای پالس های لیزر فمتو ثانیه ی چند چرخه ای استفاده نمود. این ابزار جدید، اندازه گیری ها را در دامنه‏ی فرآیندهای فیزیکی فوق سریع، تا حد زیادی تسهیل می سازد و این بدان سبب می باشد که یک اندازه گیری می‏تواند از استفاده از محفظه های خلاء سنگین معاف گردد. علاوه بر این، در برنامه های کار بردی قابل استفاده، این شیوه نسبت به روش های موجود برای نگاشت شکل های موجی که تا کنون مورد استفاده قرار می گرفتند، بسیار ساده تر می‏باشد.
اگر شکل موجی دقیق مربوط به پالس لیزر فمتو ثانیه شناخته شود، تولید رشته موج های پایدار فلش‏های نوری آتو ثانیه ی فوق سریع، به صورت تجدید پذیر ممکن می گردد. شایان ذکر است که هر یک از این پرتوهای نوری، هزار برابر کوچکتر از پالسی می باشند که برای تحریک آن‌ها مورد استفاده قرار می گیرند. ساخت فلش های آتو ثانیه، به نوبه ی خود بسیار وابسته به شکل دقیق پالس های فمتو ثانیه می باشد. از فلش های آتو ثانیه می توان برای "عکس گرفتن" از حرکت های الکترون ها در اتم ها یا مولکول ها استفاده نمود. به منظور کسب تصاویر با وضوح بالا، طول فلش ها باید با در نظر گرفتن ماده ای تنظیم گردند که یک نفر می خواهد آن را بررسی نماید.
انجام دادن اندازه گیری های بسیار حساس و قابل اعتماد در فرآیندهای فیزیکی، در سطح جهان کوچک باید آسان تر گردند، به دلیل آن که می توان منبع انرژی را که باید آن‌ها (یعنی شکل موجی پالس های لیزر) را به حرکت درآورد، بسیار آسان تر از قبل کنترل نمود. شایان ذکر است که آشکار ساز فاز شیشه ای جدید در تسهیل این فرآیند نقش به سزایی ایفا می نماید.