Những tia chớp siêu ngắn kéo dài chưa đến một phần tư của giây ngày càng phát triển mạnh mẽ cho các công nghệ ứng dụng quan trọng. Trong các nguồn sáng laser, có thể tạo ra các cặp và nhóm ánh sáng nhấp nháy thay vì nhấp nháy riêng lẻ. Tương tự như các nguyên tử liên kết hóa học trong phân tử, tia sáng liên kết với nhau và khoảng cách liên kết ngắn của chúng có độ ổn định đáng kể.

(Hình ảnh: Moritz B. Heindl)

Mới đây, các nhà nghiên cứu Trường Đại học Bayreuth và Constance đã tiết lộ mục đích tạo ra sự kết hợp ổn định của các tia chớp sáng siêu ngắn và cách kiểm soát khoảng cách của chúng chính xác và nhanh chóng. Các kết quả nghiên cứu này đã nhóm nghiên cứu được trình bày trên tạp chí Optica.

Các tia chớp nhấp nháy ngắn hơn một phần tư của một giây được gọi là xung femto giây. Ngày nay, chúng được sử dụng để nghiên cứu các loại vật liệu năng lượng, trong sản xuất các thành phần 3D hoặc làm dao mổ chính xác cao trong y học. Trong laser, những tia chớp này được tạo ra dưới dạng soliton, các gói sóng ánh sáng ổn định.

Những phát hiện về ghép nối của chúng có được là nhờ vào máy cộng hưởng laze. Nó có một vòng sợi thủy tinh cho phép soliton lưu thông vô tận. Trong các hệ thống như vậy, người ta thường thấy các nhấp nháy femto giây được ghép nối với nhau và nó được gọi là các phân tử soliton. Khi sử dụng thiết bị quang phổ thời gian thực có độ phân giải cao, nhóm nghiên cứu thành công trong việc theo dõi động lực của hai tia chớp kết hợp thời gian thực trong hàng trăm nghìn quỹ đạo.

Dựa trên dữ liệu nghiên cứu này, các nhà khoa học cho thấy rằng phản xạ quang học bên trong máy cộng hưởng laze cho phép ghép nối các soliton riêng lẻ theo không gian và thời gian. Họ đã dự đoán khoảng cách liên kết trên cơ sở chênh lệch thời gian vận chuyển trong thiết bị cộng hưởng và cuối cùng có thể điều chỉnh chính xác bằng cách dịch chuyển các phần tử quang học.

Ngoài ra, nghiên cứu mới này cũng cho thấy cách liên kết giữa hai tia sáng có thể nhanh chóng được nới lỏng và tạo ra một liên kết mới ra sao.

Luca Nimmesgern B. Sc, tác giả đầu tiên của nghiên cứu, thạc sĩ vật lý tại Đại học Bayreuth, cho biết: “Trên cơ sở kết quả nghiên cứu của chúng tôi, giờ đây chúng ta có thể chuyển đổi các phân tử soliton chỉ bằng một nút nhấn. Điều này mở ra triển vọng mới cho ứng dụng kỹ thuật của xung femto giây, đặc biệt là trong quang phổ và xử lý vật liệu".

Những kết quả thu được từ thiết bị máy cộng hưởng laser có thể chuyển sang nhiều nguồn laser xung siêu ngắn khác nhau. Do đó, có thể tạo ra các chớp sáng liên kết trong các hệ thống laser khác và thay đổi khoảng cách của chúng mà không cần nỗ lực nhiều.

“Giờ đây, vật lý laser phức tạp có thể được sử dụng đặc biệt để tạo ra chuỗi soliton ở mức cao”, Georg Herink, Giáo sư về Động lực học cực nhanh tại Đại học Bayreuth, Điều phối viên của nghiên cứu nói.

“Với những phát hiện mới này, chúng tôi mong đợi có thể sớm sự hiện thực hóa công nghệ đa năng các ứng dụng” Giáo sư, Tiến sĩ Alfred Leitenstorfer từ Trường Đại học Konstanz, thành viên chính nhóm nghiên cứu phát triển laser sợi quang như một công cụ cho quang phổ trong nhiều năm trước, đồng tác giả nghiên cứu, cho biết thêm.

P.T.T (NASATI), theo https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=59033.php. 31/10/2021