Les chercheurs du Max Born Institute for Nonlinear Optics and Short Pulse Spectroscopy (MBI) ont franchi une nouvelle étape dans la génération d'impulsions à quelques cycles, battre un record vieux de 10 ans et obtenir des impulsions laser d'un cycle optique de 1,5 avec une puissance de crête de 1,2 térawatt grâce à une nouvelle ligne de lumière de compresseur à fibres creuses à haute énergie. Les impulsions intenses seront utilisées pour générer un rayonnement harmonique attoseconde intense pour les études de spectroscopie XUV non linéaire.

Afin de faire la lumière sur les mécanismes complexes de transfert de charge lors de la formation d'une liaison chimique ou dans des processus biologiquement pertinents, il faut des outils avec une résolution temporelle exceptionnelle dans l'attoseconde (10 ^-18 s) domaine. Des impulsions lumineuses attosecondes uniques peuvent être générées dans la gamme spectrale de l'extrême ultraviolet (XUV) en focalisant des impulsions laser intenses à quelques cycles englobant seulement quelques oscillations du champ électrique sur des atomes de gaz rares, en utilisant le processus appelé génération d'harmoniques élevées (HHG). Cependant, le rendement de conversion est faible, produisant des impulsions attosecondes très faibles, insuffisant pour les applications spectroscopiques non linéaires. Afin de créer des impulsions attosecondes isolées plus intenses, haute énergie, proche infrarouge, des impulsions laser d'entraînement à quelques cycles sont nécessaires.

Maintenant, les chercheurs du MBI ont fait un grand pas en avant dans la mise à l'échelle de l'énergie des impulsions du conducteur. Le groupe a réussi à élargir spectralement puis à compresser les impulsions d'un laser au saphir de titane, qui émet à une longueur d'onde de 790 nm, à une durée de 3,8 fs (1,5 cycle optique) à une énergie de 6,1 mJ, ce qui est sans précédent au taux de répétition kilohertz. Ainsi la puissance crête des impulsions dépasse le térawatt (> dix ¹² W) niveau. Ce résultat bat un record de 10 ans atteint au RIKEN.

Afin d'atteindre ces résultats, une nouvelle ligne de faisceau de compresseurs de 8,2 mètres de long a été construite autour d'une longueur de 3,75 mètres, fibre creuse flexible étirée (SF-HCF) où l'élargissement spectral a eu lieu en raison de l'interaction non linéaire entre les impulsions lumineuses intenses et les atomes d'hélium admis dans le capillaire. Les impulsions spectralement élargies ont ensuite été compressées par un ensemble de miroirs modulés et caractérisées par un dispositif de balayage de dispersion en ligne qui a été directement placé dans la ligne de lumière sous vide qui est construite pour les expériences ultérieures de génération d'harmoniques élevées et XUV. Le nouveau compresseur HCF est une version améliorée d'un appareil qui a été récemment développé dans le cadre d'une collaboration internationale avec la participation du MBI.