Najkratší svetelný impulz je nepredstaviteľný

Rekordy sa dajú lámať vo všeličom, ale ten, ktorý sa podaril fyzikom z Inštitútu Maxa Borna pre nelineárnu optiku a krátkodobú spektroskopiu (MBI) v Berlíne, sa vymyká predstavám obyčajného človeka. V laboratóriu totiž vytvorili doteraz najkratší svetelný impulz v trvaní 3,8 femtosekundy (fs). Zástupcovia medzinárodného vedeckovýskumného tímu to oznámili na konferencii CLEO 2001 (Conference on Lasers and Electro-Optics), ktorá sa konala nedávno v americkom meste Baltimore.

Jedna femtosekunda je miliardtá časť milióntiny sekundy. Na porovnanie: Za jednu sekundu obehne vyslaný svetelný signál Zem asi sedemkrát; za jednu femtosekundu by prekonal ledva zlomok šírky vlasu. Femtosekunda vo vzťahu k „normálnej“ sekunde zodpovedá pomeru jednej sekundy k 32 miliónom rokov.

K spomínanému pozoruhodnému výkonu si vedci pomohli manipuláciou vlastností svetla pri vzájomnom kontakte s kmitajúcimi molekulami plynu. Na vzbudenie molekúl použili titanovo-safírový laser. Cieľom femtosekundovej technológie je zachytiť, analyzovať a riadiť superrýchle procesy v prírode a technike optickými postupmi. Svetlo tu plní úlohu univerzálnej sondy, nástroja a vysokoefektívneho nosiča informácií.

Nepredstaviteľný výkon dosiahli vedci z MBI vlastnou metódou manipulácie fázy svetelných impulzov. Doterajšie postupy využívali nelineárne samočinné pôsobenie svetelného impulzu. Výsledkom tohto procesu sú dodatočné frekvenčné komponenty, ktoré sa potom kvázi skomprimujú do jedného kratšieho impulzu. Tento proces je však ťažko kontrolovateľný. Nová metóda využíva kmitanie molekúl v stĺpe plynu. Molekuly kmitajú pod hranicou 100 fs, a preto sa dajú použiť ako veľmi rýchle modulátory svetla.

Tím vedcov z MBI vzbudil kmitajúce molekuly prvým silným svetelným impulzom, ktorý je možné prirovnať k úderu kladivom. Plynom potom prešiel ďalší impulz, pričom jeho fázu zmenili kmitajúce molekuly, a tak opäť vznikli nové frekvenčné komponenty. „Je to malá variácia časového odstupu medzi prvým a druhým impulzom, ktorou uvedieme fázu svetla do správneho stavu, takže kompresia je potom jednoduchšia,“ uviedol vedúci projektu doktor Georg Korn. Práce vedcov budú v tejto oblasti pokračovať aj ďalej a už dnes predznamenávajú ďalšie doslova neuveriteľné výkony kmitajúcich molekúl.

(mb, TASR)