Bilim adamları, neredeyse tamamen karanlıkta yüz bine yakın renkle geniş spektrumlar kaydediyor

Bilim adamları, neredeyse tamamen karanlıkta yüz bine yakın renkle geniş spektrumlar kaydediyor
Yazıyı beğendiyseniz lütfen Paylaşın


Foton sayan çift taraklı bir spektrometre. Hafifçe farklı darbe tekrarlama frekanslarına sahip iki mod kilitli femtosaniye lazer ışını, bir ışın ayırıcı ile üst üste getirilir. Bir çıktı, bir numuneden geçmeden ve bir foton sayma dedektörüne ulaşmadan önce oldukça zayıflatılır. Genelde kullanılandan bir milyar kat daha zayıf güç seviyelerinde, tespit edilen fotonların istatistikleri, muhtemelen oldukça karmaşık optik spektrumuyla numune hakkındaki bilgileri taşır. Kredi: Max Planck Kuantum Optik Enstitüsü

Gözlerimiz yalnızca üç spektral renk bandına (kırmızı, yeşil, mavi) duyarlıdır ve insanlar artık çok karanlık olursa renkleri ayırt edemezler. Spektroskopistler, ışık dalgalarının frekanslarıyla çok daha fazla rengi belirleyebilir ve atomları ve molekülleri spektral parmak izleriyle ayırt edebilirler. Max-Planck Kuantum Optik Enstitüsü’nden (MPQ) ve Ludwig-Maximilian Üniversitesi’nden (LMU) Nathalie Picqué ve Theodor Hänsch, bir ilke kanıtı deneyinde, neredeyse tamamen karanlıkta 100.000’e yakın renge sahip geniş spektrumlar kaydetti. Deney, iki adet mod kilitli femtosaniye lazer ve tek bir foton sayma detektörü kullanıyor. Sonuçlar yeni yayınlandı Ulusal Bilimler Akademisi Bildiriler Kitabı.

Mod kilitli bir femtosaniye lazer, frekansta eşit aralıklarla yerleştirilmiş yüz binlerce keskin spektral çizgi yayar. Bu tür lazer frekansı tarakları artık bir lazer dalgasının salınımlarını saymak için yaygın olarak kullanılmaktadır ve optik atomik saatlerde saat mekanizması olarak hizmet etmektedir. Frekans tarağı tekniği 2005 Fizik Nobel Ödülü Theodor Hänsch ve John L. Hall’a verildiğinde vurgulanmıştır.

MPQ’daki Nathalie Picqué, son 15 yılda geniş bant optik spektroskopiye yeni yaklaşımlar için frekans taraklarını kullandı. Onun çift taraklı spektroskopi tekniğinde, bir lazerin tüm tarak hatları, bir numuneyi geniş bir spektral aralıkta eşzamanlı olarak sorguluyor ve ikinci bir lazerin biraz farklı aralıklara sahip tarak hatları, okuma için hızlı bir fotodedektöre müdahale ediyor. Her bir lazerden bir çift tarak çizgisi, dedektör sinyalinde radyofrekans vuruş notları üretir. Bu radyofrekans sinyalleri dijital hale getirilebilir ve bir bilgisayar tarafından işlenebilir. Örnekteki herhangi bir optik spektral yapı, radyo frekansı sinyallerinin tarağında karşılık gelen bir model olarak yeniden görünür. Optik sinyaller, lazer tekrarlama frekansının tekrarlama frekanslarındaki farka bölünmesine eşit büyük bir faktörle etkili bir şekilde yavaşlatılır. Bu güçlü spektroskopik aracın benzersiz avantajları arasında neredeyse sınırsız spektral çözünürlük, bir atom saati ile olası kalibrasyon ve herhangi bir tarama veya mekanik olarak hareket eden parçalara ihtiyaç duymadan karmaşık spektrumların son derece tutarlı bir şekilde elde edilmesi yer alır.

Picqué ve Hänsch, çift taraklı spektroskopinin foton sayma rejiminde son derece düşük ışık yoğunluklarına genişletilebileceğini şimdi gösterdi. Parazit sinyalleri, ortalama olarak 2000 lazer darbesi süresi boyunca yalnızca bir tıklama kaydedilecek kadar düşük olsa bile, foton sayma dedektörünün tıklama istatistiklerinde gözlemlenebilir. Bu koşullar altında, her bir lazerden bir tane olmak üzere iki fotonun aynı anda algılama yolunda bulunması son derece düşük bir ihtimaldir. Algılamadan önce bir fotonun var olduğu varsayılırsa deney sezgisel olarak açıklanamaz.

Genelde kullanılandan bir milyar kat daha düşük ışık yoğunluklarında çalışma yeteneği, çift taraklı spektroskopi için ilgi çekici yeni umutlar açar. Nathalie Picqué, “Bu yöntem artık aşırı ultraviyole veya yumuşak X-ışını bölgesi gibi en zayıf frekans tarak kaynaklarının mevcut olduğu spektral bölgelere genişletilebilir. Spektroskopik sinyaller, oldukça zayıflatıcı malzemeler veya büyük ölçüde geri saçılma yoluyla elde edilebilir. Ve nanoskopik örneklerden, yalnızca zayıf floresans sinyalleri üreten tek atom veya moleküllere kadar ikili tarak spektrumlarını çıkarmak mümkün hale geliyor. ”

Theodor Hänsch, laboratuvarda dedektör tıklama istatistiklerinde bir girişim modelinin ilk ortaya çıktığı anı hatırlıyor: “Çok heyecanlandım. 50 yıldan fazla bir süredir lazer spektroskopisinde çalıştıktan sonra bile, tek algılanan fotonlar bana oldukça mantıksız geldi. çok sayıda tarak çizgisine sahip iki lazerin ve bir örneğin karmaşık spektrumunun “farkında” olabilir. ”


Tek lazer, yüksek güçlü çift taraklı femtosaniye darbeleri üretir


Kaynak

admin

admin

Talebemektebi bir sevdanın hikayesi

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir

Translate »