Ερευνητές από το Πανεπιστήμιο του Oldenburg ανέπτυξαν ένα σύστημα λέιζερ που μπορεί να παράγει 200.000 παλμούς φωτός το δευτερόλεπτο, διατηρώντας εξαιρετικά σταθερή τη θέση του κύματος για πολλές ώρες.
Η εξέλιξη μπορεί να επιτρέψει πειράματα ακριβούς ελέγχου μεμονωμένων ηλεκτρονίων μέσω των ηλεκτρικών πεδίων του φωτός και, μακροπρόθεσμα, να συμβάλει στην ανάπτυξη εξαιρετικά γρήγορων ηλεκτρονικών συσκευών.
Σταθερότητα σε πρωτοφανή κλίμακα
Η ερευνητική ομάδα του Jan Vogelsang συνεργάστηκε με επιστήμονες από το Lund University στη Σουηδία για να χαρακτηρίσει λεπτομερώς το νέο σύστημα.
Το ιδιαίτερο χαρακτηριστικό είναι η εξαιρετική ομοιότητα μεταξύ των 200.000 παλμών που παράγονται κάθε δευτερόλεπτο. Οι ερευνητές κατάφεραν να ελέγξουν τη σταθερότητα των ταλαντώσεων του ηλεκτρικού πεδίου σε χρονικές κλίμακες από μικροδευτερόλεπτα έως πολλές ώρες.
Ο κρίσιμος ρόλος της φάσης CEP
Κεντρικό ρόλο παίζει η «carrier-envelope phase» ή CEP, η οποία καθορίζει την ακριβή θέση των κορυφών και των κοιλάδων του ηλεκτρομαγνητικού κύματος μέσα σε κάθε σύντομο παλμό φωτός.
Ακόμη και μια ελάχιστη μετατόπιση της CEP μπορεί να αλλάξει τον τρόπο με τον οποίο ένα ηλεκτρόνιο αντιδρά στον παλμό λέιζερ. Η επίδραση είναι συγκρίσιμη με μια πολύ ακριβή ώθηση που καθορίζει την κατεύθυνση μιας κούνιας.
Η CEP είναι ιδιαίτερα ευαίσθητη σε μεταβολές θερμοκρασίας, κινήσεις του αέρα και μικροσκοπικές δονήσεις. Για αυτό, η ομάδα κατασκεύασε με μεγάλη ακρίβεια ένα οπτικό σύστημα με περίπου 100 καθρέφτες και άλλα εξαρτήματα.
Έλεγχος ηλεκτρονίων με φως
Η υψηλή σταθερότητα του συστήματος δημιουργεί πλέον τη δυνατότητα πραγματοποίησης πειραμάτων στα οποία προηγουμένως δεν ήταν δυνατό να καταγραφούν αξιόπιστα σήματα.
Ο ακριβής έλεγχος των ηλεκτρονίων με τα ηλεκτρικά πεδία του φωτός αποτελεί βασική έρευνα που θα μπορούσε μελλοντικά να οδηγήσει σε εξαιρετικά γρήγορα τρανζίστορ και άλλες συσκευές που λειτουργούν σε χρονικές κλίμακες κοντά στην ταχύτητα του φωτός.