Femtosekuntia

Femtosekuntia (fs) on aikayksikkö, joka vastaa 10^-15 sekuntia. Sillä kuvataan ilmiöitä, jotka tapahtuvat erittäin nopeasti, kuten elektronien liikkeen sekä kemiallisten sidosten muutokset molekyylien sisällä.

Femtosekuntipulsseja tuotetaan pääasiassa mode-locked -laseilla, kuten Ti:Sapphire-laseilla. Pulssin pituus on tyypillisesti muutamia kymmeniä femtosekuntia, usein alle 100 fs, ja pulssien toistotaajuus voi olla useita megahertsejä. Pulssin muokkaukseen käytetään tekniikoita kuten chirped-pulse amplification (CPA). Mittaukseen ja karakterisointiin käytetään menetelmiä kuten autokorrelointi, SHG-FROG ja SPIDER sekä optisen taajuusverkko (frequency comb).

Femtosekuntipulsseja sovelletaan laajasti ultranopeisiin ilmiöihin tutkivissa kokeissa. Ultranopeassa spektroskopiassa voidaan seurata kemiallisten reaktioiden aikadynamiikkaa ja elektronien liikkumista todetuissa järjestelmissä. Fotonisten kontaktien ja materiaalien epälineaariset reaktiot voidaan tutkia femtosekuntipulsseilla, ja tekniikkaa käytetään myös mikromekaanisessa työstössä sekä valmistuksessa. Lääketieteessä femtosemiot ovat mahdollistaneet tarkemman silmäkirurgian, kuten femtosekuntikirurgiset toimenpiteet kaihileikkauksissa.

Historiallisesti femtosekuntipulsseja kehitettiin 1980-luvulla, ja 1990-luvulla niiden käyttö ultrafast-tutkimuksessa ja sovelluksissa yleistyi. Nykyisin ne ovat keskeinen työkalu sekä perus- että soveltavassa tutkimuksessa sekä teollisissa prosesseissa.

---