目前，飛秒脈沖和阿秒脈沖能允許科學家們對原子、分子以及納米顆粒的運動情況展開深入研究。例如，可以將深紫外周期量級脈沖入射到分子上操縱價電子，以通過阿秒光譜學對分子進行高分辨率研究。
目前為止，深紫外波段產生的最短脈寬約為3.7fs（阿秒脈沖為波長更短的極紫外脈沖）。但是近期德國馬克斯-普朗克量子光學研究所、慕尼黑工業大學、路德維希-馬克西米利安大學以及沙特King Saud大學的研究人員，采用直接頻率轉換方法，獲得了脈寬僅2.8fs的深紫外脈沖，并有望在未來實現脈寬小于1fs的脈沖。
圖：在真空室中，充有氖氣的準靜態氣體盒將寬帶超短中紅外激光脈沖三倍頻后輸出。
氖氣中的三倍頻
為了獲得深紫外超短脈沖，研究人員將脈寬為4fs以下的近紅外激光脈沖聚焦到一個3mm長的氖氣盒中進行三倍頻，氣體的壓強為5bar。近紅外寬帶脈沖的中心波長為750nm，能量達0.25mJ。通過一系列布儒斯特角入射的聚合物薄膜后，近紅外脈沖偏振態為線偏振，三倍頻后產生了能量為1.5µJ的深紫外脈沖。殘余的高能共線紅外脈沖，通過硅鏡的布儒斯特反射過濾掉，同時將深紫外三倍頻脈沖的能量降至大約300nJ。
這個“準靜態”氣體盒置于真空室中，之所以稱之為“準靜態”是因為它沒有窗口。氣體從盒中的一個小孔入射到另一個小孔。聚焦的紅外光束通過小孔出入氣體盒。
隨后，研究人員利用自相關儀測量輸出脈沖的自相關信號。自相關儀全部由反射元件構成以避免色散。自相關儀包括離子質譜儀，通過氪原子的三光子電離測量自相關信號。首先對深紫外脈沖進行分束，并在其中一路施加可調延遲。氪離子的數量隨延遲的變化，對應于深紫外脈沖條紋分辨的自相關信號，從而產生波長為230~300nm的紫外光譜，能量峰值位于263nm處。
測量獲得的脈寬為2.8fs。根據計算，測量到的脈沖紫外譜對應的傅氏變換極限脈寬為2.5fs。兩者十分相近。
完全控制電子以便于光譜學研究
研究人員相信，利用這些深紫外脈沖能夠有效地在電子價帶產生疊加態，從而首次在中性分子中產生價電子波包。同時由于沒有了強的近紅外脈沖，這將有利于對這些分子的時間分辨吸收，或者有助于對這些分子的光電子譜進行研究。
研究負責人Eleftherios Goulielmaki表示：“雖然我們已經取得了這些初步的成功，但目前還沒有完全開發出該方法的應用潛力。現在，我們正在利用近單周期激光脈沖的非線性動力學特性，試圖在這些氣體盒中產生更寬的紫外譜。產生的光譜在該波段甚至可以支持亞飛秒脈沖。初步的研究結果讓我們感到非常振奮，我們希望該技術能夠與極紫外阿秒脈沖技術一道，在納米尺度上完全控制電子的應用中扮演關鍵角色。”
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