由A * STAR研究所的研究人员们和他的海外合作者们开发的激光合成器能够产生比波周期更短的红外脉冲，这可以使科学家们探测电子如何在原子和固体内部移动。 重要的是，这些脉冲很容易被许多原子和分子吸收，因为它们的波长处于中红外范围。

SIMTech开发的新型激光脉冲合成器能够产生极短的中红外脉冲，可观察固体内的超快过程

原子内的过程，例如电子从一个能级移动到另一个能级，发生得非常快，约发生在飞秒（10-15秒）或甚至阿秒（10-18秒）的时间范围内。因此，研究人员们需要非常短的高功率激光脉冲来观察这些事件。产生它们的一种方法是将非常强烈的超短红外脉冲照射到非线性晶体上。

新加坡A * STAR研究所的制造技术研究院的Houkun Liang及其在美国和德国的同事意识到，他们需要重新思考传统方法来生成超短波中红外脉冲。“要获得比波周期短的脉冲，你需要非常宽的光谱带宽，” Liang解释说。“以前，研究人员们通过合并不同光谱覆盖范围的脉冲以获得如此巨大的带宽，但这非常困难。单个脉冲的相对相位和振幅必须高度精确地控制，这使得激光系统非常复杂，因为它需要大量的噪声控制设备。”

为了将复杂问题简单化，Liang和他的同事们使用了一个光学参量放大器 - 一种产生两个脉冲的装置，它可以覆盖不同的光谱范围，其振幅和相位可以相互固定。该团队构建的放大器在两个脉冲之间具有非常短的时间延迟，这意味着它们自然地组合成宽带脉冲而不需要噪声控制。所产生的脉冲可以做得比波的周期更短，因为相干干涉发生在其中心，而相消干涉在其边缘“修整”脉冲。

也许这些中红外脉冲的最有用的特点是，当它们被引导照射到某些固体时，它们可以激励在深紫外或极紫外区域发射更高能量的光子。这些更高能量的光子可以用来研究原子内最快的过程，这些过程发生在阿秒级。Liang的研究小组使用中红外脉冲在薄硅薄膜中产生高能光子，正好证明了上述方法。

“我们有兴趣使用脉冲合成器来产生来自不同材料的孤立的阿秒电子脉冲，”Liang说。这些阿秒脉冲将允许观察材料内更快的过程。

来源:实验帮