Dirigir y monitorear el movimiento de los electrones impulsado por la luz dentro de la materia en la escala de tiempo de un solo ciclo óptico es un desafío clave en la electrónica de ondas de luz ultrarrápidas y el procesamiento de materiales basado en láser. Físicos del Instituto Max Born en Berlín y elLa Universidad de Rostock ha revelado un mecanismo óptico no lineal que hasta ahora se pasa por alto y que emerge del túnel inducido por la luz de los electrones dentro de los dieléctricos. Para intensidades cercanas al umbral de daño material, la corriente no lineal que surge durante el túnel se convierte en la fuente dominante de estallidos de luz brillantes., que son armónicos de bajo orden de la radiación incidente. Estos hallazgos, que acaban de ser publicados en Física de la naturaleza , expande significativamente tanto la comprensión fundamental de la no linealidad óptica en materiales dieléctricos como su potencial para aplicaciones en procesamiento de información y procesamiento de material basado en luz.
Nuestra comprensión actual de la óptica no lineal a intensidades de luz moderadas se basa en la llamada no linealidad de Kerr, que describe el desplazamiento no lineal de electrones fuertemente unidos bajo la influencia de un campo de luz óptico incidente. Esta imagen cambiadramáticamente cuando la intensidad de este campo de luz es lo suficientemente alta como para expulsar electrones unidos de su estado fundamental.A largas longitudes de onda del campo de luz incidente, este escenario está asociado con el fenómeno de túnel, un proceso cuántico donde un electrón realiza un tránsito prohibido clásicoa través de una barrera formada por la acción combinada de la fuerza de la luz y el potencial atómico.
Desde la década de 1990 y pionera en estudios del científico canadiense François Brunel, el movimiento de los electrones que han surgido al "final del túnel", que ocurre con la máxima probabilidad en la cresta de la onda de luz, se ha considerado como unfuente importante para la no linealidad óptica. Esta imagen ahora ha cambiado fundamentalmente. "En el nuevo experimento sobre vidrio, podríamos demostrar que la corriente asociada con el proceso de túnel mecánico cuántico en sí mismo crea una no linealidad óptica que supera el mecanismo tradicional de Brunel,"explica el Dr. Alexandre Mermillod-Blondin del Instituto Max Born de Óptica No Lineal y Espectroscopía de Pulso Corto, quien supervisó el experimento. En el experimento, dos pulsos de luz ultracortos con diferentes longitudes de onda y direcciones de propagación ligeramente diferentes se enfocaron en una delgada losa de vidrio., y se realizó un análisis de resolución de tiempo y frecuencia de la emisión de luz emergente.
La identificación del mecanismo responsable de esta emisión fue posible gracias a un análisis teórico de las mediciones realizado por el grupo del Prof. Thomas Fennel, que trabaja en la Universidad de Rostock y en el Instituto Max Born en el marco de unProfesorado de DFG Heisenberg. "El análisis de las señales medidas en términos de una cantidad que denominamos la no linealidad efectiva fue clave para distinguir el nuevo mecanismo de corriente de ionización de otros mecanismos posibles y demostrar su dominio", explica Fennel.
Los estudios futuros que usen este conocimiento y el nuevo método de metrología que se desarrolló en el curso de este trabajo pueden permitir a los investigadores resolver temporalmente y dirigir la ionización de campo fuerte y la avalancha de materiales dieléctricos con una resolución sin precedentes, en última instancia, posiblemente en la escala de tiempo deun solo ciclo de luz
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Materiales proporcionado por Forschungsverbund Berlin . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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