Diagrama esquemático da tecnologia TIPTOE. Os espelhos especiais dividem um feixe de laser em pulsos de laser fortes (EF) e fracos (ES). Quando os feixes de laser alcançam a câmara cheia de ar ou gás, elétrons escapam de seus átomos (ionização em túnel) e são capturados pelas placas de metal. Mudanças na ionização são usadas para medir a forma do pulso do laser. Crédito:Institute for Basic Science
Uma equipe de pesquisadores do Center for Relativistic Laser Science, dentro do Institute for Basic Science (IBS) desenvolveram um método para medir a forma de pulsos de laser no ar ambiente. Ao contrário das estratégias convencionais, não requer um ambiente de vácuo e pode ser aplicado a feixes de laser de diferentes comprimentos de onda (UV, visível ou mais longo). Esta técnica patenteada, atualmente disponível para transferência e comercialização de tecnologia, agora foi publicado em Optica , e espera-se que acelere os estudos sobre a interação luz-matéria.
Os especialistas pretendem empregar luz laser para controlar o comportamento dos elétrons, e potencialmente para manipular correntes elétricas. Contudo, para atingir esses objetivos, é essencial conhecer a forma de onda de um pulso de laser. Como os eventos moleculares ocorrem em apenas attossegundos (1 como =10-18 segundos), o método existente para estudá-los se baseia na geração de pulsos de raios-X de attosegundo, que requer equipamento de detecção em câmaras de vácuo. Os pesquisadores do IBS desenvolveram uma abordagem alternativa chamada TIPTOE (tunelização de ionização com uma perturbação para a observação de um campo elétrico no domínio do tempo) que não precisa de pulsos de raios-X nem de condições de vácuo.
O TIPTOE é baseado em dois pulsos de laser sobrepostos:um forte e um fraco. Átomos ou moléculas expostas a campos elétricos intensos, como os criados por fortes pulsos de laser, pode perder alguns de seus elétrons em um fenômeno chamado ionização de túnel. O método TIPTOE depende da intensidade do campo elétrico e da ionização em túnel dos elétrons dos átomos do ar. As diferenças de tempo entre os pulsos de laser superpostos fortes e fracos fazem com que a intensidade do campo elétrico varie. Como uma maior intensidade de campo elétrico corresponde a uma maior ionização, mudanças no campo elétrico são refletidas diretamente na ionização do túnel. E, por sua vez, essas mudanças na ionização do túnel são usadas para medir a forma do pulso do laser. Uma vez que a ionização de tunelamento dura apenas 200 attossegundos, o método TIPTOE pode fornecer resolução temporal suficiente para medir UV, visível, e pulas de comprimento de onda mais longo.
Comparação entre o método de pulso de raio X de attosegundo raio X (azul) e TIPTOE (vermelho) para validar a nova técnica desenvolvida pelos cientistas do IBS. As formas de onda medidas com TIPTOE correspondem às obtidas com o método convencional. Crédito:Institute for Basic Science
Os cientistas do IBS validaram o TIPTOE comparando-o com a técnica convencional de geração de pulso de raios-X, e os resultados foram os mesmos.
"A maior vantagem do TIPTOE é a universalidade desta técnica em diferentes comprimentos de onda, "explica Kyung Taec Kim, o principal autor deste estudo.
