突破性方法生成超短高功率激光脉冲：单光周期内脉冲观测电子动力学
- 科学家用光参量放大器生成短于波周期脉冲。
- 可用于观测原子内电子运动。
过去几年，高能量、少周期中红外脉冲因众多应用引发高度关注，含二维红外光谱、亚飞秒电子发射、化合物时间分辨成像、相干软X射线和非相干硬X射线生成。
近期，新加坡A*STAR(科技研究局)制造技术研究所科学家构建激光合成器，生成短于波周期红外脉冲。
这可让研究者研究原子内电子运动。因这些超短脉冲波长处中红外范围，易被各种原子分子吸收。
新激光合成器
原子内电子在飞秒(10⁻¹⁵秒)甚至阿秒(10⁻¹⁸秒)尺度跃迁能带。因这些极端时间尺度，科学家需高功率超短激光脉冲观测分析此类事件。
产生它们途径之一：极短极强红外脉冲照射非线性晶体。但团队不只用传统方法，改进短中红外脉冲生成方式。
生成短于波周期脉冲需宽光谱带宽。前研究组合多光谱覆盖脉冲达大带宽，极困难复杂。需用不同噪声控制设备精确控制单个脉冲相对振幅相位。
为简化，科学家用光参量放大器(OPA)——发射两个可变波长激光脉冲的光源。两脉冲相位振幅可相对配置。
参考：Nature Communications | doi:10.1038/s41467-017-00193-4
他们开发的放大器发射极短时延脉冲，故无需额外噪声控制系统即合并成宽带脉冲。因破坏性干涉切断脉冲边缘、建设性干涉发生中心，可使最终脉冲甚至短于波周期。
图片来源：维也纳工业大学
这些超短脉冲导向特定固体材料时，触发高紫外区高能光子发射。这些高能光子可进一步用于探究原子内阿秒尺度过程。
研究中用中红外脉冲在薄硅片产生高能光子。具体演示覆盖2.5-9.0微米带宽的高能中红外脉冲合成器，驱动薄硅样品高次谐波生成，展示固体中孤立强场相互作用。合成脉冲宽度约12.4飞秒，对应约4.2微米处0.88光学周期。
下一步
下项工作，团队将从其他材料产生孤立电子脉冲，实现检测原子内更快过程。
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此外，泵浦激光技术进步潜在推动中红外亚周期源向峰值功率发展，驱动气体介质高场相互作用。
工业技术