Lazer ağında kayıt senkronizasyonu

Araştırmacılar ilk kez kilometre ölçeğinde attosecond hassasiyet elde ediyor

Bir çeşit lazer metronom, daha fazla lazerin senkronize edilebildiği yüksek hassasiyetli optik darbe trenleri üretir. © DESY / Polina S &
Yüksek sesle okuma

Ortak modda lazer darbeleri: Araştırmacılar, ilk kez ultrashort lazer darbelerini kilometrelerce son derece hassas bir şekilde senkronize edebildiler. Optik lazerler ve mikrodalga jeneratörleri, 18 saatte 950 attosaniye ulaştı. Böyle bir ortak mod ultrafast darbeleri, gelecekte araştırmacıların açıkladığı gibi, atomlar ve moleküller dünyasına tamamen yeni bir bakış açısı sağlayabilir.

,

Günümüzde lazer sinyalleri, astronomiden uzaktan algılamaya ve son derece küçük yapılar ve ultra hızlı reaksiyonların çalışmasına kadar olan uygulamaların temelini oluşturmaktadır. Işık ve maddenin temel etkileşimi, lazer darbeleriyle de ölçülebilir. Her şeyden önce, yakın zamanda tamamlanan Avrupa XFEL gibi güçlü X-ışını lazerleri, nanocosmos'a tamamen yeni bir bakış açısı getiriyor.

Zamanlama doğru olmalı

Ancak bu tür lazer uygulamaları sadece çok kısa lazer darbeleri gerektirmez, ışık darbelerinin zamanlaması da son derece hassas olmalıdır. Örneğin, bir kimyasal reaksiyonun izlenmesi için, yanıt tetikleyici darbe ile edinme darbe arasındaki mesafelerin doğru bir şekilde bilinmesi gerekir. Yüksek hassasiyetli uydu navigasyonu ve astronomide teleskopların bağlanması, ayrıca 40 femtosaniye kadar olan bir zaman hassasiyetine de bağlıdır.

Bununla birlikte, birkaç lazerin bu kadar doğru şekilde senkronize edilmesi kolay değildir - özellikle sistemler çok büyük olduğunda. Hamburg'daki Deutsches Elektronen-Synchrotron'dan (DESY) Franz Kärtner, “X-ışını lazerleri veya Atto araştırma merkezleri gibi sistemler, genellikle birkaç mil mesafeden, attosecond hassasiyetle düzinelerce optik ve mikrodalga sinyalinin sistem çapında senkronizasyonunu gerektiriyor” diye açıklıyor. ekran

Saat olarak merkezi lazer

Kärtner ve meslektaşları şimdi böyle bir lazer ağını ilk kez attosecond aralığında senkronize ettiler. 4, 7 kilometrelik test ağının lazer darbeleri 1850 saatte 950 atto saniye hızında ateşlendi. Senkronize edilenler sadece optik lazerler değil aynı zamanda mikrodalga osilatörleridir.

Senkronizasyon için kullanılan lazer ağının şematik yapısı DESY / Ming Xin

Aşırı ortak mod, merkezi bir saatin yardımıyla başardı. Son derece düşük gürültülü darbeli trenler üretebilen, mod-kilitli bir lazerden oluşur. Araştırmacılar bu saat sinyalini ağdaki çok sayıda istasyona özel olarak stabilize fiber optik bağlantılar aracılığıyla gerçekleştirdiler. Bilim insanlarının bildirdiği gibi, bu yeni tekniklerde sadece minimum gürültü ve doğrusal olmayanların hedefli bastırılması için sağlananlar.

Yeni geçici senkronizasyon kaydı

"Bildiğimiz kadarıyla, ilk kez senkronizasyon, mekansal olarak çıkarılmış mod kilitli lazerler ve tam bir sistemin ölçeğindeki mikrodalga osilatörleri arasındaki femtosaniyeden daha iyi doğrulukla gerçekleştirildi.", araştırmacılar devlet.

Bu şekilde elde edilen hassasiyet, yeni nesil X-ray lazerleri ve benzeri araştırma tesislerini tamamen yeni olasılıklarla açabilir. K rtner ve arkadaşları “Yapısal biyoloji ve malzeme araştırmalarından kimyaya ve temel fiziğe birçok araştırma alanında devrim yaratabilir” diyor. Ultra kararlı atomik saatlerin karşılaştırılmasında bile, yerçekimi dalga astronomisinde veya optik teleskopların birbirine bağlanmasında, bu yararlı bir gelişmedir. (Işık: Bilim ve Uygulamalar, 2017; doi: 10.1038 / lsa.2016.187)

(Alman Elektron Senkrotron DESY, 16.01.2017 - NPO)