Yaklaşık 10 yıl önce, Lund Üniversitesi ve Porto Üniversitesi'nden araştırmacılar, ultra hızlı lazerlerin darbe süresini ölçmek için bir araç tanıttılar. Aynı ekip şimdi daha kompakt bir kurulumda daha geniş bir parametre aralığında bireysel lazer darbelerinin ölçülmesini sağlayan bir atılım gerçekleştirdi.
Lund Üniversitesi Atom Fiziği alanında doktora öğrencisi Daniel Díaz Rivas, "Genellikle endüstride ve tıpta kullanılan femtosaniye lazerlere yönelik mevcut standart ölçümler, yalnızca atım süresine ilişkin bir tahmin veriyor. Bizim yaklaşımımız daha kapsamlı bir ölçüm sağlıyor ve ultra hızlı lazer teknolojisinin tüm potansiyelini açığa çıkarmaya katkıda bulunabilir" diyor.
Femtosaniye darbeleri kavramını çoğumuz için kavramak zordur. Ancak göz ameliyatından endüstrideki mikro-işlemelere kadar çok çeşitli günlük uygulamalarda kullanılıyorlar. Son derece kısa lazer darbeleri, fotosentezdeki enerji aktarımı ve elektron dinamiği gibi doğadaki en hızlı süreçleri bile araştırabilir.
Her ne kadar giderek daha yaygın olarak kullanılsalar da, darbelerin şeklinin ve süresinin kesin ölçümü hâlâ zor bir görev olmaya devam ediyor. Elektronik aletler çok yavaş olduğundan araştırmacılar optik yöntemlere yöneldiler.
Mevcut yöntemler sınırlıdır
Ancak bu tür optik teknikler tipik olarak bir tarama dizisinde birden fazla ölçüm gerektirir. Bu, onları bireysel darbeleri gerçek zamanlı olarak yakalamak için uygun hale getirmez.
Temel bilimlerde yaygın olarak kullanılan çok kısa darbeleri karakterize etmek için-tek atışlı versiyonlar ortaya çıktı-ancak endüstriyel ve tıbbi uygulamalarda daha yaygın olarak kullanılan daha uzun darbelerle mücadele ediyor. Sınırlamalar, kompakt bir optik kurulum içerisinde darbelerin yeterince uzatılmasının karmaşıklığıyla ilgilidir.
Zarif bir çözüm ortaya çıkıyor
Lund Üniversitesi'ndeki araştırmacılar artık basit bir optik prensip kullanarak ultra hızlı lazer darbelerini uzatmanın kompakt ve zarif bir yolunu geliştirdiler. Araştırma dergide yayınlandıOptik.
Kırınım ızgarası üzerinden darbeli bir lazer ışını göndererek-ışığı uzamsal olarak renklerine ayıran bir bileşen-ve ızgarayı bir lens kombinasyonuyla görüntüleyerek, lazer ışını boyunca darbe süresini tam olarak kontrol edebilirler.
Bu yaklaşım, femtosaniye darbelerinin kompakt bir optik kurulum içerisinde on kattan fazla uzatılmasına olanak tanır.
Bu, ön dengeleme optik öğelerine ihtiyaç duymadan tek çekimde tam karakterizasyona olanak tanır. Bu çalışmanın sonucu, birkaç femtosaniyeden yüzlerce saniyeye kadar değişen darbe sürelerinde çalışabilen, dolayısıyla bilimsel, endüstriyel ve tıbbi uygulamaları kapsayan çok yönlü bir tekniktir. Daha önce birçok lazer platformunun erişemediği bir şey olan bireysel darbelerin-gerçek zamanlı izlenmesine kapıyı açıyor.
İleriye bakmak
Darbe karakterizasyonunun ötesinde, bu optik prensip, ışık darbelerinin uzay-zamansal özelliklerini şekillendirmek ve ışık-madde etkileşimlerini incelemenin farklı yollarını keşfetmek için uygulanabilir.
Lund Üniversitesi Atom Fiziği Kıdemli Öğretim Görevlisi Cord Arnold, "Ultra hızlı lazerler bilim ve teknolojide yenilikçiliği teşvik etmeye devam ettikçe, bunun gibi araçlar hassasiyet ve anlayışın sınırlarını zorlamanın anahtarı olacak" diye bitiriyor.
