Nepředstavitelně krátké laserové impulsy (pokračování článku z Vesmír 92, 2/80, 2013) Hana Turčičová V tomto dodatečném článku si přiblížíme další fyzikální metody, které postupem let vedly ke zkrácení laserových impulsů až na ty opravdu nepředstavitelně krátké. Než se však ponoříme do této fascinující oblasti laserové fyziky, zopakujme si v krátkosti potřebnou lejzrařskou terminologii, viz šedivý text. Foton prazákladní, nejmenší možné množství zářivé energie; pro náš účel bude postačující, když budeme vědět, že základní charakteristikou fotonu je vlnová délka tohoto záření. Ta určuje množství nesené energie. Čím kratší je vlnová délka, tím více energie foton má. Excitovaná částice atom nebo molekula, jejíž vnitřní energetický stav se navýšil v důsledku přijetí energie, např. při srážce s jinou částicí, při absorpci fotonu apod. Tato přijatá energie způsobila např. přeskok elektronu na vyšší oběžnou dráhu nebo zvýšila frekvenci pohybu částic uvnitř molekuly apod. Horní laserová hladina hladina energie, na kterou se částice dostala při excitaci, a to na takovou hladinu, že je z ní možný přechod na dolní laserovou hladinu, přičemž dojde k vyzáření laserového fotonu. Stimulovaná emise vyzáření (emise) fotonu z excitované částice při přechodu z horní laserové hladiny na dolní, které je vynuceno (stimulováno) dopadajícím fotonem o stejné vlnové délce. Laserový impuls dávka záření (můžeme říci i dávka světla), kterou laser vyšle za určitou dobu, zvanou délka laserového impulsu. Laserový svazek záření, které laser vydává a které se šíří prostorem jako svazek paprsků. Spektrum laserového svazku laserové záření je v podstatě shluk světelných vln určitých vlastností. Spektrum dává přehled, jaké vlnové délky jsou zastoupeny a v jakém množství, tj. jakou energii nesou. Polarizované světlo elektrické vektory všech světelných paprsků v laserovém svazku kmitají v jedné rovině. Častým případem je, že tato rovina je vertikální nebo horizontální, pak má světlo vertikální/horizontální polarizaci. Impulsy dlouhé desítky nanosekund Nejjednodušší představa pro pulsně pracující laser je, že budeme laserové médium excitovat pulsně, potom záření musí vycházet také pulsně. Tušíme však, že tento způsob fungování laseru by k extrémně krátkým a přitom silným laserovým impulsům nevedl, neumožnil by dosáhnout větší výkon laserového záření než je výkon excitace. Víme však [2], že ve světě existují laserové systémy (zasvěcenci říkají laserové fasility ) s obrovitým výkonem v impulsu řádově terawatty, tj. 10 12 W, desítky i stovky terawatt, a vzácně i petawatty, tj. 10 15 W. Terawattový výkon má i velký jódový fotodisociační laser PALS-Prague Asterix Laser System v budově Badatelského centra PALS v Praze. V tištěném textu jsme si vysvětlili, že krátké laserové impulsy vyrobíme tak, že necháme excitaci laserového média probíhat po určitou relativně dlouhou dobu (např. desítky či stovky milisekund), kdy v oscilátoru znemožníme spontánní vyzařování, a jen na krátký časový okamžik (např. na 10 nanosekund) vyzařování povolíme. Provedeme to tak, že do rezonátoru oscilátoru vložíme optický prvek, který laserovému svazku znemožní, aby nerušeně lítal mezi zrcadly rezonátoru a při každém průchodu se v aktivním prostředí posiloval. Během let vynalezli laseroví fyzici více způsobů, jak zamezit samovolné emisi záření z rezonátoru, my si však řekneme jen o metodě Q-spínání (Q-switching), dodnes často užívané. Q-spínání znamená, že se na krátký okamžik prudce zvýší kvalita rezonátoru Q, tj. rezonátor je průchozí a laserový svazek se může volně odrážet na obou zrcadlech (a tím polopropustným vycházet ven). Mimo tuto dobu je průchod záření mezi zrcadly znemožněn, za chvíli si připomeneme jak. Chápeme, že ke Q-sepnutí musí dojít v okamžiku, kdy je laserové médium v rezonátoru excitováno na nejvyšší míru. Po dobu tohoto krátkého okamžiku, a jsou to časy 10-100 nanosekund, se vyzáří všechna energie nahromaděná na horní laserové hladině. Máme- 1
li opakovací frekvenci laseru 10 Hz, potom se energie hromadila po dobu 100 ms a délka vyzářeného impulsu je méně než miliontina této doby. Pak je zářivý výkon laseru mnohonásobně vyšší než výkon excitační. Víme už, že optickým prvkem vloženým do rezonátoru je Pockelsova cela, umístěná poblíž plně odrazného zrcadla, viz obr. 1. Ona sama však pro pulsní provoz laserového oscilátoru nestačí. Mezi laserovým médiem a Pockelsovou celou musí být ještě polarizátor. Jak obě zařízení v rezonátoru fungují, je vysvětleno v popisu obr. 1. 1 - Fungování Pockelsovy cely Z1 PC Polarizátor Laserové médium Vidíme schéma rezonátoru s Pockelsovou celou (PC). Dvojlomný hranol v Pockelsově cele má na sobě dvě elektrody, na které je přivedeno vysoké napětí ( 1 kv). Ještě než laserový svazek dopadne na Pockelsovu celu, má v cestě polarizátor, tj. zařízení, které propustí jen světlo s jednou polarizací. V našem případě jen to světlo, jehož rovina polarizace splývá s rovinou nákresu, budeme jí říkat horizontální. Vše funguje následovně: světlo s horizontální polarizací dopadne na polarizátor a projde (světlo s vertikální polarizací se od polarizátoru odrazí do strany a opustí rezonátor). Na Pockelsově cele je v tomto okamžiku vhodné napětí. Takové, že laserový svazek, který projde pockelskou tam a (po odrazu na zrcadle Z1) zpět, má rovinu polarizace stočenu o 90, tj. nyní má vertikální polarizaci. Toto světlo však polarizátor nemůže propustit a vyhodí ho do strany. Laserový efekt tedy nemůže nastat, protože žádné světlo z laserového média se nemůže v rezonátoru volně pohybovat, ať už má polarizaci jakoukoli. V rezonátoru proto narůstá energie na horní laserové hladině. Nyní na krátký okamžik (v nadpisu máme 10 až 100 ns) přívod napětí na pockelsku přerušíme. Po dobu, kdy na ní není napětí, je pockelska k procházejícímu světlu netečná, takže toto světlo jí projde a odrazí se na zrcadle Z1. Zpáteční cesta je pro světlo s horizontální polarizací také volná, takže laser může zalejzrovat a veškerá energie hromaděná na horní laserové hladině se může skrz polopropustné zrcadlo Z2 vyzářit v podobě silného zářivého impulsu. Až do okamžiku, kdy na pockelsku vrátíme napětí, a tím laserování znemožníme. Z2 Pockelsova cela, prvně v laseru použitá v r. 1966, by si zasloužila, abychom u ní setrvali déle a vysvětlili si i další její technické zajímavosti a možnosti. Avšak naším cílem jsou femtosekundy a petawatty! Je potřeba proto dále postoupit od nanosekund k pikosekundám, od gigawattů (GW) k terawattům (TW). Impulsy dlouhé stovky femtosekund až stovky pikosekund Prodlužujeme a zkracujeme laserový impuls! Prvotní práce, která ukázala cestu k obrovskému navýšení výkonu laseru byla publikována již v r. 1974. R. A. Fisher a W. K. Bischel z Lawrence Livermore Laboratory, USA, použili pro optické laserové systémy techniku používanou v té době v radarové technice. Pulse coding a pulse compression (viz [3] v tištěné části) byly techniky, které umožňovaly místo silného a krátkého radarového signálu vyslat ekonomicky výhodnější slabší a delší impuls, který se po odrazu na předmětu a příchodu zpět na radar zkomprimoval na krátký impuls, aniž by se ztratily informace o detekovaném objektu. Dosah radaru totiž není funkcí výkonu radarového svazku, ale jeho energie. Pro představu, silný radar potřebuje vyslat impuls dlouhý 5 ns o výkonu 3 TW (3x10 12 W). Místo toho vyšle impuls o výkonu 15 MW dlouhý 1 ms. Snadno nahlédneme, že energie zůstala pro oba případy stejná, 15 kj. Z tištěného textu už víme, že k tvorbě krátkých a přitom intenzívních laserových svazků potřebujeme nejprve prodlužovač laserových impulsů a následně, po zesílení prodlouženého laserového impulsu, kompresor laserových impulsů. Víme, že podstatou obou zařízení je disperzní prostředí, což je hmotné prostředí, jehož klíčovou vlastností je citlivost k vlnové délce procházejícího laserového svazku. Pokud je prostředí takové, že čím kratší je vlnová délka, tím pomaleji impuls postupuje, je to prostředí 2
s normální disperzí. Pokud je to tak, že čím delší je vlnová délka, tím pomaleji impuls postupuje, je to prostředí s anomální disperzí. Využívá se faktu, že čím kratší je elektromagnetický impuls, tím širší je jeho spektrální rozklad 1. Jedna varianta prodlužovače je uvedena a vysvětlena v tištěném textu. Jiná varianta, náročnější a účinnější, je na obr. 2. Je to prodlužovač laserových impulsů, který byl vyroben ve Fyzikálním ústavu AV ČR v laboratoři SOFIA. Jeho základními prvky jsou dva proužky válcových zrcadel a difrakční mřížka. Tento prodlužovač prodloužil impuls původně dlouhý 10 femtosekund (10x10-15 s) na 250 pikosekund (250x10-12 s), tj. 25000krát! 2. Prodlužovač laserových impulzů tvořený dvěma proužky kulových zrcadel a jednou difrakční mřížkou (Fyzikální ústav AV ČR, Praha). Zopakujme si, že časové prodloužení laserového impulsu (vytvořené čerpováním ), je potřebné pro snížení intenzity laserového svazku tak, aby jeho velká intenzita nepoškodila aktivní médium, ve kterém se svazek zesiluje. Po zesílení v několika 1 Pro čtenáře vzdělané v základech matematické analýzy však není toto tvrzení až tak vzdálené, neboť: Fourierovou transformací Diracovy delta-funkce vznikne funkce identicky rovná jedné v intervalu 0 až +. Řečeno fyzikálně, spektrum nekonečně krátkého impulsu je tvořeno frekvencemi od 0 do. Lze z toho vulgárně usoudit, že čím užší je pík, tj. čím kratší je doba trvání laserového pulzu, tím širší je spektrum frekvencí, ze kterého lze ten pík složit. laserových zesilovačích se svazek zase zkrátí v optickém kompresoru. Jeho podstata je podobná prodlužovači, ale délky optických drah pro jednotlivé spektrální složky impulsu musí mít opačné pořadí. Protože čelo impulsu mělo v prodlužovači nejkratší optickou dráhu, tak v kompresoru ji musí mít nejdelší. Pamatujme si, že právě popsaný způsob zesilování laserového svazku, založený na prodloužení impulsu před zesílením a kompresi po zesílení, se označuje CPA-Chirped Pulse Amplification. Měníme vlnovou délku laserového impulsu! Předchozí výklad ukázal, že délku trvání laserového svazku můžeme měnit: krátkou natahovat, dlouhou zkracovat. Naskýtá se otázka: můžeme také měnit jeho vlnovou délku? Jinými slovy: z infračerveného světla udělat např. červené či modré, nebo úplně jiné? Můžeme. Jsou k tomu potřeba speciální krystaly, ty, které vykazují velkou optickou nelinearitu. Optická nelinearita Řekněme si nejdříve, co je to optická linearita: působí-li na elektrony v krystalu laserový svazek, působí na ně právě jeho elektrické pole. Pokud je toto elektrické pole slabé, chovají se elektrony v atomu jako lineární oscilátory, tj. čím větší je jejich výchylka z rovnovážné polohy, tj. polohy dané působením okolních nabitých částic, tím větší je i síla, která na ně (v opačném směru) působí. Elektrony pak kmitají s frekvencí, která je stejná, jako je frekvence laserového svazku (rozuměj: frekvence odpovídající vlnové délce jeho světla. Neplést s opakovací frekvencí laserových impulsů!). V případě, kdy na krystal dopadá velmi intenzívní laserový svazek, působí na elektrony síla, která závisí nejen na jejich okamžité výchylce, ale i na vyšších mocninách této výchylky, elektrony se pak chovají jako nelineární oscilátory. Výsledkem je, že laserový svazek vystupující z krystalu obsahuje záření nejen o původní frekvenci, ale vyskytuje se v něm i druhá či třetí harmonická této jeho původní frekvence. Jestliže dopadal na krystal svazek z Nd:YAG laseru, tj. s vlnovou délkou 1064 nm (blízké infra), pak z krystalu vychází zelené světlo s vlnovou délkou 532 nm (druhá harmonická), případně ultrafialové 355 nm (třetí harmonická). Nejběžnějším krystalem s vysokou optickou nelinearitou je KDP 3
(KH 2 PO 4 ), dalšími jsou např. LBO (LiB 3 O 5 ), BBO (β- BaB 2 O 4 ), LiNbO 3. Optická nelinearita způsobí, že z krystalu vystupuje nejen svazek s původní spektrální frekvencí (tj. s původní vlnovou délkou), ale jsou v něm obsaženy i vyšší harmonické frekvence. To ale není všechno. Dalším důsledkem této nelineární odezvy na dopadající laserový svazek jsou optické parametrické procesy. Při současném dopadu dvou laserových svazků o různé vlnové délce může dojít uvnitř krystalu k takové vzájemné interakci mezi svazky, že energie silnějšího laserového svazku se přelije do slabšího. Původně slabý laserový svazek vychází z krystalu zesílen. Proces má akronym OPA- Optical Parametric Amplification. Schopnost opticky nelineárních krystalů zprostředkovat zesílení slabých laserových svazků je v současné fyzice vysokovýkonných laserů velmi podstatná, jak ještě uvidíme později. Zkracujeme impuls pod 100 femtosekund! V tištěném textu jsme uvedli famózní petawattový výkon v laserovém impulsu dlouhém 440 fs, dosažený v samém konci 20. století. Vyjádříme-li zmíněnou délku impulsu slovy, pak je to přibližně polovina milióntiny z milióntiny sekundy (tj. cca 0,5 pikosekundy). Na naší dobrodružné cestě za ultrakrátkými laserovými impulsy se musíme nyní zeptat: Je možné vytvořit laserové impulsy ještě kratší? Podstatně kratší než pikosekunda? Odpověď očekáváme: ano, je to možné. Jak postoupit od pikosekund (ps = 10-12 s) k femtosekundám (fs = 10-15 s)? A zná vůbec příroda femtosekundové děje? Zná. Nejzákladnějším projevem jsou časy spojené s pohybem elektronů v atomu: v planetárním modelu atomu vodíku si můžeme spočítat, že doba oběhu elektronu kolem jádra ve stavu 1s je 0,15 fs, v excitovaném stavu 3s jsou to 4 fs, ve stavu 6s už 32 fs. Tvorbu takto krátkých světelných impulsů umožnil krásný přírodní úkaz, Kerrův optický jev, který vedl ke světelným impulsům dlouhým několik femtosekund, tj. několik miliardtin milióntiny sekundy (1 fs = 10-15 s). Kerrův optický jev vzniká např. v krystalu safíru dopovaném ionty titanu (Ti:safír). Mezi ionty titanu a vnitřním prostředí v krystalu existuje silná vazba, takže elektronické stavy titanu jsou tímto působením silně ovlivněny a vytvářejí široký energetický pás. Po excitaci iontů titanu na horní laserovou hladinu, což se děje zeleným světlem (kolem 500 nm, viz obr. 2 v tištěném textu), dojde proto k vyzáření světla se širokým spektrem, od 650 nm do 1100 nm. A my už víme, že širokému spektru odpovídá velmi krátký impuls. V případě Ti:safírového laseru jsou to jednotky až desítky femtosekund. Kerrův optický jev v Ti:safírovém laseru Tento jev je podmíněn silnou optickou nelinearitou krystalu Ti:safíru. Představme si tento krystal ve tvaru destičky, která se nachází mezi zrcadly rezonátoru. Předpokládejme, že laserový efekt už nastal a od jednoho zrcadla ke druhému se šíří světelný svazek. Průběh intenzity světla po průřezu svazku je takový, že největší intenzita je uprostřed a ke krajům klesá. Optická nelinearita Ti:safíru se projevuje tím, že jeho index lomu je úměrný intenzitě procházejícího světla (Kerrův optický jev). Takže u osy bude index lomu největší, na okrajích nejmenší. Krystal tedy působí na procházející světlo jako čočka! Tato situace vede k tzv. samofokusaci. Pokud umístíme do rezonátoru malou clonku, tak slabé svazky dále od osy se na jejím okraji zachytí. Procházet a zesilovat se budou jen ty svazky, které budou dostatečně intenzívní, protože ty jsou v důsledku samofokusace nejblíže ose. Čím intenzívnější bude svazek, tím snáze systémem krystal&clonka projde, a naopak. Právě popsaný efekt spolu s dalšími jevy, které Kerrova čočka vytváří, umožnily tvorbu opravdu hodně krátkých impulsů jednotek až desítek femtosekund. Laser s uzounkým spektrem a přesto na konci kraťoučký impuls! (Že by v předchozím výkladu byla někde chyba?!) Nyní jsme v situaci, kdy už víme, že existují lasery s nepředstavitelně krátkým impulsem. Takže výpočet výkonu, tj. energie impulsu dělená jeho délkou, už teď dá velkou hodnotu. Jenomže my bychom rádi, aby i energie byla 4
velké číslo a přispěla tak k velkému výkonu. Zmíněný Ti:safírový laser, komerčně vyráběný, mívá ve své základní verzi v jednom impulsu energii menší než 0,1 μj (mikrojoule), a to je málo. Komerční neodymové lasery (Nd:YAG, Nd:sklo, a další podobné) mají energii v impulsu velkou, řádově jednotky J (joule), ale impuls je dlouhý, jednotky až desítky ns. Zkrátit ho výše uvedenou metodou CPA je v principu možné, ale ne do femtosekundové oblasti, na to má příliš úzké spektrum. To je tedy mrzuté. Laser, který má spektrum široké, a lze tedy impulsy komprimovat až na femtosekundy, nemá dostatečnou energii. Laser, který má dostatečnou energii, nemá dostatečně široké spektrum, aby šel komprimovat. Poťouchlost přírody. Lze ji přechytračit? Lze. Klíčovým faktem zůstává, že impuls musí mít široké spektrum, jinak nepůjde opticky komprimovat. Takže na začátku bude Ti:safírový laser, byť s malou energií v impulsu. Tu energii je potřeba navýšit. Velkou energii v impulsu má neodymový laser. Kdyby tak šlo přelít energii z impulsu neodymového laseru do impulsu Ti:safírového! Ale na to už se přišlo! Na tento úžasný mechanismus zesílení ultrakrátkého laserového impulsu přišli v r. 1992 badatelé v Laser Research Center ve Vilniusu, Litva. A od té doby jim utěšeně narůstá citační ohlas. Jejich metoda, nyní mezi laserovými specialisty známá jako OPCPA- Optical Parametric Chirped Pulse Amplification, viz obr.3, nastoupila v r. 1992 vítěznou cestu světem. Její podstatou je kombinace dvou laserových technik, CPA a OPA, jak jsme si je vysvětlili výše: v disperzním prostředí prodlužovače se vytvoří frekvenčně rozmítnutý ( čerpovaný ) laserový svazek (CPA), který se zesílí v opticky nelineárním krystalu (OPA), a poté se opět vrátí na původní femtosekundovou délku v optickém kompresoru. Postupem let, za přispění mnoha badatelů, byly přednosti, nevýhody i technická náročnost této metody pečlivě prozkoumány. Za její velkou přednost je považována nejen ta skutečnost, že umožňuje zesilovat ultrakrátké impulsy až na petawattovou úroveň, ale tyto impulsy mají navíc vysoký kontrast. Kontrast v tomto smyslu znamená poměr mezi velikostí laserového impulzu a velikostí radiačního šumu, který mu předchází. Kontrast laserových impulsů se totiž stal jedním z klíčových parametrů, které se u obřích laserových systémů bedlivě sledují. Jde o to, že pokud je mohutný laserový svazek zfokusován na nějaký experimentální terč, a přitom je jeho kontrast malý, tak šumové záření, které se na terč dostane pár nanosekund či pikosekund před hlavním impulsem, pozmění vlastnosti povrchu terče a zhatí tak celý drahý experiment. Sofistikovaná technika OPCPA napomáhá ke zlepšení kontrastu impulsu velmi účinně. Její vlastnosti jsou natolik výhodné, že navzdory velkým technickým potížím při její realizaci se používá prakticky ve všech velkých laserových systémech po celém světě. 3. OPCPA zesilování femtosekundových impulsů Vidíme principiální schéma metody OPCPA. Na začátku je Ti:safírový laser, jehož parametry jsou dle obrázku: délka impulsu 10 fs, energie v impulsu pouze 1 nj (nanojoule, tj. 10-9 J), šířka spektra 200 nm se středem na vlnové délce 800 nm. To je ideální svazek pro frekvenční rozmítnutí (chirping), tj. pro roztažení impulsu v čase díky tomu, že necháme v Prodlužovači dlouhovlnný okraj spektra (900 nm) procházet krátkou optickou dráhu, a čím bude vlnová délka kratší, tím delší bude příslušná optická dráha. Nejdelší bude pro 700 nm. Jak vidíme, podařilo se nám prodloužit impuls z původních 10 fs na 300 ps (0,3 ns). Prodloužili jsme ho 30 000x! - Nyní pozor. Přichází nanejvýš kritická, velmi 5
obtížná fáze OPCPA techniky. Tento prodloužený svazek, nazývaný signálový, přichází do nelineárního Krystalu. Ve stejný okamžik musí do krystalu přijít silný tzv. čerpací svazek, který přichází od nějakého energetického, např. Nd:YAG, laseru. Je třeba, aby doba trvání tohoto čerpacího svazku byla přibližně stejná jako toho signálového. Krystal (KDP, LBO, BBO, apod.) se tímto energetickým svazkem opticky napumpuje. Úspěch této techniky závisí na následujících faktorech: a) krystal je správně seříznut, tj. optická osa krystalu svírá s dopadajícím čerpacím svazkem přesně spočítaný úhel; b) vstupující signálový a čerpací svazek svírají také přesně daný úhel; c) oba svazky vstupují do krystalu ve stejném místě a ve stejný okamžik. Když je toto vše splněno, krystal zařídí, že se energie silného čerpacího svazku přelije do signálového. - A je to. Z krystalu vyjde nyní silný signálový svazek, který si zachoval svou původní důležitou vlastnost: má široké spektrum. Tento svazek vstoupí do Kompresoru. V kompresoru, jak už víme, je disperzní prostředí s opačnou polaritou než tomu bylo v prodlužovači, takže dlouhé vlnové délky (900 nm), které vstupují první, projdou nyní nejdelší optickou dráhu. Pro kratší vlnové délky se dráha bude zkracovat, takže budou ty přední dlouhé vlny dohánět. Nejkratší optickou dráhu pak projdou nejkratší vlny (700 nm). Z kompresoru vyjde silný energetický laserový impuls o délce téměř zase jen 10 fs. Jeho výkon proto bude obrovský může být řádově PW, ale v současnosti se plánuje pomocí této techniky i tvorba impulsů s výkonem desítky PW. V České republice se začalo s realizací velkého evropského projektu ELI-Extreme Light Infrastructure, viz tištěný text, kde technika OPCPA je jednou z klíčových technik pro dosažení petawattových a vyšších výkonů v kvalitním laserovém svazku. Laserový systém, kde technika OPCPA byla použita v koncových zesilovacích stupních, byl již v České republice odzkoušen. Ve Fyzikálním ústavu AV ČR, v.v.i., byla v letech 2002-2010 vybudována a provozována laboratoř, kde čerpacím svazkem pro parametrické zesílení ultrakrátkého impulsu byl jódový laser SOFIA (Solid-state Oscillator Followed by Iodine Amplifiers), viz obr. 4. Signálovým svazkem byl frekvenčně rozmítnutý impuls z Ti:safírového laseru. Technika OPCPA umožnila zesílit tento slaboučký signálový impuls až na terawattový výkon. 4. Jódový laser SOFIA pro optické čerpání nelineárních krystalů při zesilování ultrakrátkých impulsů Ti:safírového laseru technikou OPCPA (Fyzikální ústav AV ČR, v.v.i., Praha). Jsme na konci naší cesty. Nakoukli jsme pod pokličku laserovým fyzikům tvořícím vysoce intenzívní laserové systémy a nastínili si způsoby, kterými se silné a nepředstavitelně krátké laserové impulsy realizují. Pro nás to byly impulsy na úrovni desítek femtosekund. Délka trvání 10 fs znamená, že např. zmíněný Ti:safírový impuls o vlnové délce 800 nm, obsahuje jen tři vlnové zákmity! Pokrok ale jde dál. Pomocí těchto femtosekundových impulsů lze vyrobit attosekundové (as = 10-18 s). To znamená impulsy ještě o další tři řády kratší. Závěrem nevyhnutelný dotaz: k čemu je to dobré? Kovaný badatel promptně odpoví, že hranice poznání se musí z principu sunout stále dopředu. Praktický fyzik ví, že pomocí ultrakrátkých impulsů lze sledovat děje, které jsou krátké, takže ultrakrátký impuls slouží jako sonda. Ultrakrátké, avšak dostatečně energetické impulsy, umožňují studovat interakci těchto impulsů s hmotným terčem, aniž by se terč zahřál. Na tyto ultrakrátké mohutné laserové impulsy čeká nejenom věda, ale též průmysl, vojenství i medicína. 6