Tek bir silindir aşırı fiziği nasıl açığa çıkarır?

Fizikçiler, son derece kısa dalga boylu lazer ışığının son derece kısa, son derece parlak darbeleri üretme arayışlarında tek, çok küçük bir bileşen kullandılar.

Lineer Olmayan Fizik Merkezi’nden Anastasiia Zalogina, çapı yaklaşık 50 kat olan tek bir alüminyum galyum arsenit silindiri kullanarak kızılötesi lazer ışığını yüksek harmoniklere (görünürden UV spektrumuna doğru yedi kata kadar daha kısa dalga boylarına) dönüştürmek için bir projeye öncülük etti. daha küçük. insandan. Şiir.

Doğrusal Olmayan Fizik Merkezi’nde yakın zamanda doktorasını tamamlayan Bayan Zalogina, “Yüksek harmoniklerin küçük kaynakları optik mikroskopiyi tamamen yeni bir düzeye taşımalıdır,” dedi.

“Bu ışık kaynaklarını kullanarak, tek tek virüsler gibi optik bir mikroskopta çok daha küçük şeyleri görebileceğiz veya bilgisayarlar ve akıllı telefonlar için nanometre ölçekli yarı iletken çiplerin gerçek zamanlı üretimini izleyebileceğiz.”

“Ayrıca atomların ve moleküllerin elektron-bulut dinamiklerini gerçek zamanlı olarak takip edebileceğiz.”

Yüksek harmonik üretim, aşırı ultraviyole ve hatta X-ışını bantları gibi aşırı dalga boylarında ayarlanabilir lazer radyasyonu yaratmanın birkaç yolundan biridir. İşlem, doğrusal olmayan ışık-madde etkileşimlerine dayanır – bir malzemenin yüksek enerjili lazer radyasyonuna tepkisi. Bu aynı zamanda çok kısa darbelerle sonuçlanır – attosaniye kadar kısa (saniyenin milyarda birinin milyonda birinden daha kısa) ve tüm içsel fizik alanını üretti.

Geleneksel olarak, yüksek harmonik üretimi, büyük hacimli gazlarda veya plazmada meydana gelir. Bu çalışma, pompa dalga boyundan daha küçük tek bir katı hal bileşeni kullanarak yüksek harmonik üretimi gösteren ilk çalışmadır – yaygın yöntemlere kıyasla çok minyatür bir yöntem.

Bayan Zalogina, “Yüksek harmonik üretim, yüksek penetrasyon derinliği ve azaltılmış foto-ağartma nedeniyle doğrusal olmayan optik ve fotonik alanını ve biyogörüntülemedeki uygulamaları keşfetme konusunda umut verici beklentilere sahiptir” dedi.

“Yüksek harmonik neslin geliştirilmesi, kuantum optiği ile güçlü lazer alan fiziği arasında bağlantı kurabilir: Aşırı doğrusal olmayan optiklerin kuantum teorisi, üretilen harmoniklere dayalı klasik olmayan ışık kaynaklarının kuantum iletişimi, bilgi ve hesaplama için değerli olabileceğini öne sürüyor.”

İlk sonuçlar takımı hayal kırıklığına uğrattı. Dalga boyu ayarlanabilen kısa dalga boylu ışığın keskin tepe noktası yerine, küçük silindir, pompa lazerinin ayarlanması sırasında değişmeyen geniş bir dalga boyu difüzyonu üretti.

“Ancak hayal kırıklığı, farklı ama ilişkili bir fenomen olan multifoton ışıldama gözlemlediğimizi fark ettiğimizde Eureka anına dönüştü” dedi.

Bu etki, ortamın rezonans enerji seviyesine ulaşmak için çoklu fotonların absorpsiyonuna bağlıdır, bu da rezonans seviyesinden yayılan radyasyonla sonuçlanır. Modelleme, mekanizmanın aynı anda beş fotonu emdiğini doğruladı – önceki dört foton sintilasyonu gözlemlerini geride bırakarak – bu kadar küçük bir yalıtkan yapıdaki etkinin ilk gözlemi.

Ekip gözlemlerini bildirdi nano mesajlarmakul silindir çapı seçiminin, etkiyi 10.000 kata kadar iyileştirmeye izin verdiğine dikkat çekerek.

Ekip, yüksek harmonik üretimiyle ilgili orijinal araştırmaya geri dönerek, yüksek harmonik geliştirme ve çoklu foton parlaklık geliştirme arasında geçiş yapmak için protokoller oluşturdu.

Beşinci (700 nm) ve yedinci (yaklaşık 500 nm) harmonik radyasyona dönüştürülen pompa radyasyonunu (dalga boyu ~3.6 μm) açıkça gözlemleyebildiler. Sonuçlar şu anda şu adreste mevcuttur: CLEO Konferansı Bildirileri.

Bayan Zalogina, mikron ölçeğinde tek bir bileşenle elde edilen başarının tatmin edici olduğunu söyledi.

“Çapı insan saçından 50 kat daha küçük olan bir nesnenin merkezindeki görünmez orta-kızılötesi radyasyonu odaklamak ve çok düzenli doğrusal olmayan ışık-madde etkileşimleri gibi ince etkileri gözlemlemek özellikle zordur.”