Ученые впервые полностью измерили сверхкороткие импульсы в вакуумном ультрафиолете

Исследователи из Института Макса Борна в Берлине впервые полностью охарактеризовали сверхкороткие световые импульсы в вакуумном ультрафиолетовом (VUV) диапазоне. Это открывает возможность изучения динамики валентных электронов в материалах с беспрецедентным временным разрешением.

Аппарат электронного FROG. a. измеренные спектры импульсов, настроенных в диапазоне VUV, b. и c. электронные FROG-трассы импульсов с центральными длинами волн 180 и 170 нм соответственно

Сверхкороткие импульсы длительностью в несколько фемтосекунд (фемтосекунда - одна миллионная миллиардной доли секунды), перестраиваемые в ультрафиолетовом диапазоне, являются «священным граалем» современной лазерной науки. Большинство материалов имеют электронные резонансы в глубоком и вакуумном УФ-диапазоне, что делает такие импульсы идеальным инструментом для изучения динамики валентных электронов.

Немецкие ученые расширили технику резонансного дисперсионного излучения (RDW) до VUV-диапазона (160-190 нм). Для измерения импульсов они использовали метод, названный «электронный FROG» - вариант частотно-разрешенной оптической затворки, использующий двухфотонную ионизацию благородных газов в качестве нелинейности.

Измеренные VUV-импульсы. Верхний ряд: измеренные спектры с восстановленной фазой, нижний ряд: восстановленные формы импульсов

Разработанный специальный алгоритм фазового восстановления позволил определить, что RDW-генерируемые VUV-импульсы имеют длительность 2-3 фемтосекунды, что соответствует предыдущим теоретическим предсказаниям.

Метод уже применен для pump-probe измерений на органических молекулах, таких как этилен, что позволило по-новому взглянуть на динамику релаксации после фото-возбуждения. Полученные данные сейчас анализируются и сравниваются с молекулярно-динамическими симуляциями.

Исследование опубликовано в журнале Nature Photonics. Эта работа открывает новые возможности для изучения сверхбыстрых электронных процессов в материалах, что может найти применение в разработке новых электронных устройств и материалов.