中佛羅里達大學的研究人員正在讓各個學科的研究人員更容易接觸到阿秒科學的前沿領域。

今天發(fā)表在《科學進展》(Science Advances)雜志上的一項新研究，詳細介紹了他們是如何幫助開拓阿秒科學領域的。

1阿秒是10^-18秒，精確到1阿秒的測量能力使研究人員能夠在原子和分子的自然時間尺度上研究電子的快速運動。

測量這種快速運動可以幫助研究人員了解光如何與物質相互作用的基本方面，從而為獲取太陽能發(fā)電、探測化學和生物武器、進行醫(yī)療診斷等工作提供信息。

“阿秒科學的主要挑戰(zhàn)之一是它依賴于世界一流的激光設備，”中佛羅里達大學物理系的助理教授和這項研究的主要研究者Michael Chini說�！拔覀兒苄疫\在中佛羅里達大學有一個，而且全世界可能還有12個。但不幸的是，它們都不是真正的‘用戶設施’，其他領域的科學家可以利用它們進行研究�！�

Chini說，這種獲取途徑的缺乏為化學家、生物學家、材料科學家和其他可能從將阿秒科學技術應用到他們的領域中獲益的人制造了障礙。

Chini說:“我們的工作在使阿秒脈沖更廣泛地可獲得的方向上邁出了一大步�！�

“我們展示了工業(yè)級激光器，這種標價約10萬美元的激光器可以從幾十家供應商那里購買，現在可以用來產生阿秒脈沖。”

基尼說，這種裝置很簡單，可以與各種不同參數的激光器一起工作。

阿秒科學的工作原理有點像聲納或3D激光測繪，只是規(guī)模小得多。當一個阿秒光脈沖通過一種材料時，與材料中的電子的相互作用使脈沖扭曲。通過測量這些畸變，研究人員可以構建電子的圖像，并制作電子運動的電影。

通常，科學家使用復雜的激光系統(tǒng)，需要大型的實驗室設備和潔凈的房間環(huán)境，作為驅動激光的阿秒科學。

為了制造阿秒研究所需的極短光脈沖(本質上只包含電磁波的一個振蕩周期)，還需要將激光傳播到充滿稀有氣體(如氙氣或氬氣)的管中，以進一步在時間上壓縮脈沖。

但Chini的團隊已經開發(fā)出一種方法，可以從更常見的工業(yè)級激光器中獲得如此少周期的脈沖，而以前的工業(yè)級激光器只能產生長得多的脈沖。

他們利用分子氣體，如氧化亞氮，而不是稀有氣體，在管中壓縮大約100個周期的工業(yè)級激光器脈沖，并改變脈沖通過氣體的長度。

研究人員說，在他們的論文中，他們演示了壓縮到只有1.6個周期，單周期脈沖是在技術范圍之內的。

該研究的第一作者，中佛羅里達大學物理系的博士生John bear說，氣體的選擇和脈沖的持續(xù)時間是關鍵。

“如果試管中充滿了分子氣體，特別是線性分子氣體，由于分子傾向于與激光場對齊，可以增強效果，”Beetar說。

“然而，只有當脈沖足夠長，既能誘導旋轉對準，又能體驗到由它引起的效果時，這種對準引起的增強才會出現，”他說�！皻怏w的選擇很重要，因為旋轉對準的時間取決于分子的慣性，而為了使增強效果最大化，我們希望它與我們的激光脈沖的持續(xù)時間一致�！�

“使用商用工業(yè)級激光器降低了復雜性，這可以使阿秒科學更加容易實現，也可以使幾乎沒有激光背景的科學家進行跨學科應用”Beetar說。

原文鏈接：https://phys.org/news/2020-08-attosecond-industrial-laser.html