Фізики згенерували високі гармоніки в магній-легованому ніобаті літію (Mg:LiNbO3) та аморфному кремнії (a-Si) за допомогою макроскопічного квантового стану світла - стисненого яскравого вакууму. Така генерація виявилася приблизно вп'ятеро ефективнішою, ніж стандартна генерація гармонік когерентним світлом. Статтю опубліковано в Nature Physics.
Генерація високих гармонік лежить в основі багатьох фундаментальних досліджень і практичних додатків. Наприклад, вона застосовується для отримання аттосекундних імпульсів (за це в минулому році вручили Нобелівську премію). Синхронізацію. Ефективність генерації можна було б підвищити, використовуючи стислі стани світла.
Група вчених із Німеччини, Ізраїлю та Канади під керівництвом Марії Чехової (Maria Chekhova) та Франческо Тані (Francesco Tani) з Інституту науки про світло Товариства Макса Планка згенерувала високі гармоніки у твердих тілах за допомогою квантового стану світла – стисненого яскравого вакууму. Для цього вони використовували зразки магній-легованого ніобату літію та аморфного кремнію, в яких генерували високі гармоніки за допомогою класичного та квантового методу.
В якості лазера накачування в обох методах фізики використовували ту саму оптичну титан-сапфірову лазерну систему з центральною довжиною хвилі 800 нанометрів, шириною імпульсу 45 фемтосекунд і частотою повторень один кілогерц. Комбінуючи цю систему із фемтосекундним оптичним параметричним підсилювачем, вчені отримували класичне когерентне світло для генерації високих гармонік. Для отримання квантового стану світла вчені паралельно класичній схемі пропускали промінь лазера через кристал β-борату барію завтовшки три міліметри, а потім відображали отриманий стан назад у той же кристал за допомогою плоского срібного дзеркала для виявлення основної просторової гармоніки квантового стану світла. В результаті вчені отримували квантову суперпозицію станів з парним числом фотонів - яскравий яскравий вакуум.
Фізики опромінювали зразки за допомогою обох методів і спостерігали за генерацією високих гармонік у них. В результаті вчені виявили, що при однаковій інтенсивності накачування генерація гармонік квантовим станом світла ефективніша в 5-15 разів залежно від порядку гармоніки. Більше того, вчені показали, що при підвищенні інтенсивності накачування генерація класичним методом може призвести до оптичного пошкодження зразків, тоді як квантовий стан світла не шкодить зразкам.
Про те навіщо вчені і, в тому числі, нобелівські лауреати минулого року, прагнуть отримати більш високі гармоніки та короткі імпульси, читайте в нашому матеріалі «Імпульс укорочувати».