Diagrama esquemático de la tecnología TIPTOE. Espejos especiales dividen un rayo láser en pulsos láser fuertes (EF) y débiles (ES). Cuando los rayos láser alcanzan la cámara llena de aire o gas, los electrones escapan de sus átomos (ionización de túnel) y son atrapados por las placas metálicas. Los cambios en la ionización se utilizan para medir la forma del pulso láser. Crédito:Instituto de Ciencias Básicas
Un equipo de investigadores del Center for Relativistic Laser Science, dentro del Instituto de Ciencias Básicas (IBS) han desarrollado un método para medir la forma de los pulsos de láser en el aire ambiente. A diferencia de las estrategias convencionales, no requiere un entorno de vacío y se puede aplicar a rayos láser de diferentes longitudes de onda (UV, visible o más largo). Esta técnica patentada, actualmente disponible para transferencia y comercialización de tecnología, ahora se ha publicado en Optica , y se espera que acelere los estudios sobre la interacción luz-materia.
Los expertos apuntan a emplear luz láser para controlar el comportamiento de los electrones, y potencialmente para manipular corrientes eléctricas. Sin embargo, para alcanzar estos objetivos, es fundamental conocer la forma de onda de un pulso láser. Como los eventos moleculares ocurren en solo attosegundos (1 como =10-18 segundos), el método existente para estudiarlos se basa en la generación de pulsos de rayos X de attosegundos, lo que requiere equipos de detección en cámaras de vacío. Los investigadores del IBS idearon un enfoque alternativo llamado TIPTOE (ionización de túnel con una perturbación para la observación en el dominio del tiempo de un campo eléctrico) que no necesita pulsos de rayos X ni condiciones de vacío.
TIPTOE se basa en dos pulsos láser superpuestos:uno fuerte y otro débil. Átomos o moléculas expuestos a campos eléctricos intensivos, como los creados por fuertes pulsos de láser, pueden perder algunos de sus electrones en un fenómeno llamado ionización de túnel. El método TIPTOE depende de la intensidad del campo eléctrico y del túnel de ionización de los electrones de los átomos en el aire. Las diferencias de tiempo entre los pulsos de láser superpuestos fuertes y débiles hacen que varíe la intensidad del campo eléctrico. Como una mayor intensidad de campo eléctrico corresponde a una mayor ionización, los cambios en el campo eléctrico se reflejan directamente en la ionización del túnel. Y a la vez, estos cambios en la ionización del túnel se utilizan para medir la forma del pulso láser. Dado que la ionización de túnel dura solo 200 attosegundos, el método TIPTOE puede proporcionar suficiente resolución temporal para medir UV, visible, y pules de longitud de onda más larga.
Comparación entre el método de pulso de rayos X de attosegundos, rayos X (azul) y TIPTOE (rojo) para validar la nueva técnica desarrollada por científicos del IBS. Las formas de onda medidas con TIPTOE coinciden con las obtenidas con el método convencional. Crédito:Instituto de Ciencias Básicas
Los científicos del IBS validaron TIPTOE comparándolo con la técnica convencional de generación de pulsos de rayos X, y los resultados fueron los mismos.
"La mayor ventaja de TIPTOE es la universalidad de esta técnica en diferentes longitudes de onda, "explica Kyung Taec Kim, el autor principal de este estudio.
