Ученые синхронизировали фемтосекундные лазерные импульсы

Группа немецких и шведских ученых разработала новый метод синхронизации фемтосекундных лазерных импульсов, используемых для мониторинга химических реакций.

Создание лазеров, испускающих импульсы с фемтосекундной длительностью (10-14-10-15 с), позволило осуществить давнюю мечту химиков - отслеживать химическое состояние и траектории атомов в реальном времени.

Как правило, в таких исследованиях используют два лазерных импульса. Первый, импульс накачки, инициирует химическую реакцию, а второй, зондирующий импульс, приводит к появлению измеряемого сигнала. Второй лазерный импульс должен осуществляться через точно измеренный промежуток времени после первого. Из-за чрезвычайно коротких волн излучения синхронизация таких лазерных систем является сложной задачей.

Исследовательская группа из Швеции и Германии предложила новый метод синхронизации рентгеновского лазера на свободных электронах и оптического зондирующего лазера. Их работа под названием "A femtosecond X-ray/optical cross-correlator" опубликована в Nature Photonics.

Ученые обнаружили, что арсенид галлия имеет специфическую реакцию на рентгеновское излучение первого лазера. Оно меняло способность арсенида галлия отражать излучение зонда, и данное изменение зависело от синхронности работы лазеров.

Например, если рентгеновский импульс и импульс зонда происходили одновременно, около 15% излучения зонда рассеивалось. Когда импульс зонда приходил позже, этот показатель увеличивался. Проведя калибровку, ученые показали, что могут контролировать точность промежутков времени между лазерными импульсами.