Schéma de principe de la technologie TIPTOE. Des miroirs spéciaux divisent un faisceau laser en une impulsion laser forte (EF) et faible (ES). Lorsque les faisceaux laser atteignent la chambre remplie d'air ou de gaz, les électrons s'échappent de leurs atomes (ionisation en tunnel) et sont capturés par les plaques métalliques. Les changements d'ionisation sont utilisés pour mesurer la forme de l'impulsion laser. Crédit : Institut des sciences fondamentales
Une équipe de chercheurs du Center for Relativistic Laser Science, au sein de l'Institute for Basic Science (IBS) ont développé une méthode pour mesurer la forme des impulsions laser dans l'air ambiant. Contrairement aux stratégies conventionnelles, il ne nécessite pas d'environnement sous vide et peut être appliqué à des faisceaux laser de différentes longueurs d'onde (UV, visible ou plus). Cette technique brevetée, actuellement disponible pour le transfert de technologie et la commercialisation, est maintenant publié dans Optique , et il devrait accélérer les études sur l'interaction lumière-matière.
Les experts visent à utiliser la lumière laser pour contrôler le comportement des électrons, et potentiellement de manipuler des courants électriques. Cependant, pour atteindre ces objectifs, il est essentiel de connaître la forme d'onde d'une impulsion laser. Comme les événements moléculaires se produisent en quelques attosecondes (1 as =10-18 secondes), la méthode existante pour les étudier repose sur la génération d'impulsions de rayons X attosecondes qui nécessitent des équipements de détection dans des chambres à vide. Les chercheurs de l'IBS ont conçu une approche alternative appelée TIPTOE (ionisation tunnel avec perturbation pour l'observation dans le domaine temporel d'un champ électrique) qui ne nécessite ni impulsions de rayons X ni conditions de vide.
TIPTOE est basé sur deux impulsions laser superposées :une forte et une faible. Atomes ou molécules exposés à des champs électriques intenses, comme celles créées par de fortes impulsions laser, peuvent perdre certains de leurs électrons dans un phénomène appelé ionisation tunnel. La méthode TIPTOE dépend de l'intensité du champ électrique et de l'ionisation tunnel des électrons des atomes de l'air. Les différences de temps entre les impulsions laser superposées fortes et faibles font varier l'intensité du champ électrique. Comme une intensité de champ électrique plus élevée correspond à une ionisation plus élevée, les modifications du champ électrique se répercutent directement sur l'ionisation du tunnel. Et à son tour, ces changements d'ionisation tunnel sont utilisés pour mesurer la forme de l'impulsion laser. Comme l'ionisation tunnel ne dure que 200 attosecondes, la méthode TIPTOE peut fournir une résolution temporelle suffisante pour mesurer les UV, visible, et des pules de longueur d'onde plus longue.
Comparaison entre la méthode d'impulsion de rayons X attoseconde (bleu) et TIPTOE (rouge) pour valider la nouvelle technique développée par les scientifiques d'IBS. Les formes d'onde mesurées avec TIPTOE correspondent à celles obtenues avec la méthode conventionnelle. Crédit : Institut des sciences fondamentales
Les scientifiques d'IBS ont validé TIPTOE en le comparant à la technique conventionnelle de génération d'impulsions à rayons X, et les résultats étaient les mêmes.
"Le plus grand avantage de TIPTOE est l'universalité de cette technique à différentes longueurs d'onde, " explique Kyung Taec Kim, le principal auteur de cette étude.
