Ett team av forskare vid Center for Relativistic Laser Science, inom Institute for Basic Science (IBS) har utvecklat en metod för att mäta formen på laserpulser i omgivande luft. Till skillnad från konventionella strategier, det kräver inte en vakuummiljö och kan appliceras på laserstrålar med olika våglängder (UV, synlig eller längre). Denna patenterade teknik, för närvarande tillgänglig för tekniköverföring och kommersialisering, har nu publicerats i Optica , och det förväntas påskynda studier om interaktion mellan ljus och materia.

Experter strävar efter att använda laserljus för att kontrollera elektronernas beteende, och eventuellt manipulera elektriska strömmar. Dock, för att nå dessa mål, det är viktigt att känna till en laserpuls vågform. Eftersom molekylära händelser inträffar på bara attosekunder (1 som =10-18 sekunder), den befintliga metoden för att studera dem bygger på generering av attosekundröntgenpulser som kräver detektionsutrustning i vakuumkammare. IBS-forskare utarbetade ett alternativt tillvägagångssätt som kallas TIPTOE (tunneljonisering med en störning för tidsdomänobservation av ett elektriskt fält) som varken behöver röntgenpulser eller vakuumförhållanden.

TIPTOE är baserat på två överlagrade laserpulser:en stark och en svag. Atomer eller molekyler utsatta för intensiva elektriska fält, som de som skapas av starka laserpulser, kan förlora några av sina elektroner i ett fenomen som kallas tunneljonisering. TIPTOE-metoden beror på intensiteten av det elektriska fältet och tunneljoniseringen av elektronerna i atomerna i luften. Tidsskillnader mellan de starka och de svaga överlagrade laserpulserna gör att det elektriska fältets intensitet varierar. Eftersom en högre elektrisk fältintensitet motsvarar högre jonisering, förändringar i det elektriska fältet återspeglas direkt i tunneljoniseringen. Och i sin tur, dessa förändringar i tunneljonisering används för att mäta formen på laserpulsen. Eftersom jonisering i tunnlar bara varar i 200 attosekunder, TIPTOE -metoden kan ge tillräckligt med tidsupplösning för att mäta UV, synlig, och längre våglängdspuler.

IBS-forskare validerade TIPTOE genom att jämföra den med den konventionella röntgenpulsgenereringstekniken, och resultaten var desamma.

"TIPTOEs största fördel är universaliteten i denna teknik vid olika våglängder, " förklarar Kyung Taec Kim, den ledande författaren till denna studie.