د 2023 کال د اکتوبر د 3 په ماښام په یوه مهم اعلان کې، د 2023 کال لپاره د فزیک په برخه کې د نوبل جایزه پرانستل شوه، د دریو ساینس پوهانو د پام وړ ونډې په ګوته کوي چې د اټوسیکنډ لیزر ټیکنالوژۍ په ډګر کې د مخکښانو په توګه مهم رول لوبولی دی.

د "اټوسیکنډ لیزر" اصطالح خپل نوم د حیرانتیا وړ لنډ مهال ویش څخه اخیستی چې دا کار کوي، په ځانګړې توګه د اټوسیکنډونو په ترتیب کې، د 10^-18 ثانیو سره مطابقت لري. د دې ټیکنالوژۍ ژور اهمیت درک کولو لپاره، د هغه څه بنسټیز پوهاوی چې د اټوسیکنډ نښه کوي خورا مهم دی. اټوزیکنډ د وخت د دقیقې واحد په توګه ولاړ دی چې د یوې ثانیې په پراخه شرایطو کې د ثانیې ملیاردونه برخه جوړوي. د دې په نظر کې نیولو سره، که موږ یوه ثانیه د لوړ غره سره پرتله کړو، نو یوه ثانیه به د غره په پای کې د شګو د یوې دانه سره ورته وي. په دې لنډمهاله لنډمهاله وقفه کې، حتی رڼا کولی شي په سختۍ سره د انفرادي اتوم د اندازې سره مساوي واټن تیر کړي. د اټوسیکنډ لیزرونو کارولو له لارې، ساینس پوهان د اتومي جوړښتونو دننه د الکترونونو پیچلي متحرکاتو د څیړلو او سمبالولو لپاره بې ساري وړتیا ترلاسه کوي، د سینما په ترتیب کې د فریم په واسطه د فریم سست حرکت بیا پیلولو ته ورته دی، په دې توګه د دوی متقابل عمل ته وده ورکوي.

Attosecond لیزرونهد ساینس پوهانو لخوا د پراخو څیړنو او ګډو هڅو پایله استازیتوب کوي، چا چې د الټرا فاسټ لیزرونو جوړولو لپاره د غیر خطي نظري اصولو څخه کار اخیستی دی. د دوی راتګ موږ ته د اتومونو، مالیکولونو او حتی الکترونونو دننه په جامد موادو کې د متحرک پروسو د مشاهدې او سپړنې لپاره یو نوښتګر ځای چمتو کړی دی.

د اتوسیکنډ لیزرونو ماهیت روښانه کولو او د دودیز لیزرونو په پرتله د دوی غیر دودیز ځانګړتیاو تعریف کولو لپاره ، دا اړینه ده چې د دوی طبقه بندي په پراخه "لیزر کورنۍ" کې وپلټئ. د طول موج په واسطه طبقه بندي کول په عمده توګه د الټرا وایلیټ څخه تر نرم ایکس رې فریکونسیو پورې د اټوسیکنډ لیزرونو پورې اړه لري، چې د دودیزو لیزرونو په مقابل کې د دوی د پام وړ لنډ طول موجونه په ګوته کوي. د محصول د موډلونو له مخې، د اتوسیکنډ لیزرونه د نبض شوي لیزرونو کټګورۍ کې راځي، چې د دوی د نبض خورا لنډې مودې لخوا مشخص شوي. د روښانتیا لپاره مشابهت رامینځته کولو لپاره ، یو څوک کولی شي د دوامداره څپې لیزرونه د فلش لائټ په څیر تصور کړي چې د دوامداره رڼا خپروي ، پداسې حال کې چې نبض شوي لیزرونه د سټروب ر lightا سره ورته دي ، د روښانتیا او تیاره دورې ترمینځ په چټکۍ سره بدلیږي. په لنډه توګه، د اټوسیکنډ لیزرونه د روښانتیا او تیاره کې د سپیڅلي چلند ښکارندوی کوي، بیا هم د دوو دولتونو تر منځ د دوی لیږد په حیرانتیا سره تیریږي، د اټوسیکنډ ساحې ته رسیږي.

د بریښنا لخوا نور کټګوري لیزرونه په ټیټ بریښنا ، متوسط ​​​​بریښنا او لوړ بریښنا بریکٹونو کې ځای په ځای کوي. د اټوسیکنډ لیزرونه د دوی د خورا لنډ نبض دورې له امله لوړ لوړ ځواک ترلاسه کوي ، په پایله کې د څرګند لوړ ځواک (P) - په هر واحد وخت کې د انرژي شدت (P=W/t) په توګه تعریف شوی. که څه هم د انفرادي اتوسیکنډ لیزر نبض ممکن په استثنایی ډول لوی انرژي (W) ونه لري ، د دوی لنډ لنډ لنډمهاله حد (t) دوی ته د لوړ لوړ ځواک سره ورکوي.

د غوښتنلیک ډومینونو په شرایطو کې، لیزرونه د صنعتي، طبي، او ساینسي غوښتنلیکونو په شمول د سپیکٹرم پراخوي. Attosecond لیزرونه په ابتدايي توګه د ساینسي څیړنو په ساحه کې خپل ځای پیدا کوي، په ځانګړې توګه د فزیک او کیمیا په ډومینونو کې د ګړندۍ وده کونکي پیښې سپړنه کې، د مایکروکوسمیک نړۍ ګړندۍ متحرک پروسو ته یوه کړکۍ وړاندې کوي.

د لیزر میډیم لخوا طبقه بندي لیزرونه د ګاز لیزرونو ، جامد حالت لیزرونو ، مایع لیزرونو او سیمی کنډکټر لیزرونو په توګه تشریح کوي. د اتوسیکنډ لیزرونو نسل عموما د ګاز لیزر میډیا پورې تړلی دی، د لوړ ترتیب هارمونیکونو رامینځته کولو لپاره غیر خطي نظری اغیزو پانګونه کوي.

په لنډیز کې، د اټوسیکنډ لیزرونه د لنډ نبض لیزرونو یو ځانګړی ټولګی تشکیلوي، چې د دوی د غیر معمولي لنډ نبض دوره کې توپیر لري، په عمومي ډول په اټوسیکنډونو کې اندازه کیږي. د پایلې په توګه، دوی په اتومونو، مالیکولونو، او جامد موادو کې د الکترونونو الټرا فاسټ متحرک پروسو د څارنې او کنټرول لپاره اړین وسایل ګرځیدلي دي.

د اتوسیکنډ لیزر تولید پراخه پروسه

د Attosecond لیزر ټیکنالوژي د ساینسي نوښت په سر کې ولاړه ده، د دې نسل لپاره په زړه پورې سخت شرایطو کې ویاړ کوي. د اتوسیکنډ لیزر نسل د پیچلتیاو روښانه کولو لپاره، موږ د هغې د اصلي اصولو په لنډه توضیح سره پیل کوو، وروسته له دې چې د ورځني تجربو څخه ترلاسه شوي روښانه استعارونه تعقیب کړو. هغه لوستونکي چې د اړونده فزیک په پیچلتیاو کې نه پوهیږي نا امیدي ته اړتیا نلري ، ځکه چې راتلونکي استعارات د اټوسیکنډ لیزرونو بنسټیز فزیک د لاسرسي وړ وړاندې کول دي.

د اتوسیکنډ لیزرونو د تولید پروسه اساسا په هغه تخنیک تکیه کوي چې د لوړ هارمونیک نسل (HHG) په نوم پیژندل کیږي. لومړی، د لوړ شدت فیمټوسیکنډ (10^-15 ثانیو) لیزر نبض بیم په کلکه په ګازي هدف موادو باندې متمرکز دی. دا د یادولو وړ ده چې د فیمټوسیکنډ لیزرونه، د اټوسیکنډ لیزرونو سره ورته دي، د لنډ نبض دورې او لوړ لوړ ځواک درلودلو ځانګړتیاوې شریکوي. د شدید لیزر ساحې د نفوذ لاندې، د ګاز اتومونو کې الکترونونه په لنډ وخت کې د خپل اټومي نیوکلی څخه آزاد کیږي، په لنډ وخت کې د وړیا الکترون حالت ته ننوځي. لکه څنګه چې دا الیکترونونه د لیزر ساحې په ځواب کې حرکت کوي، دوی بالاخره بیرته راستانه کیږي او د خپل اصلي اټومي نیوکلی سره یوځای کیږي، د نوي لوړ انرژي حالتونه رامینځته کوي.

د دې پروسې په جریان کې، الکترونونه په خورا لوړ سرعت حرکت کوي، او د اټومي نیوکلی سره بیا یوځای کیدو سره، دوی اضافي انرژي د لوړ هارمونیک اخراج په بڼه خوشې کوي، د لوړ انرژی فوټونونو په توګه څرګندیږي.

د دې نوي تولید شوي لوړ انرژی فوټونونو فریکونسۍ د اصلي لیزر فریکونسۍ انټيجر ضربان دي، کوم چې د لوړ ترتیب هارمونیک په نوم یادیږي، چیرته چې "هارمونیک" فریکونسۍ په ګوته کوي چې د اصلي فریکونسۍ ضمیمه ضربان دي. د اټوسیکنډ لیزرونو ترلاسه کولو لپاره، دا اړینه ده چې دا لوړ ترتیب هارمونیکونه فلټر او تمرکز وکړي، ځانګړي هارمونیکونه غوره کړي او په مرکزي نقطه یې تمرکز وکړي. که وغواړي، د نبض کمپریشن تخنیکونه کولی شي د نبض موده نوره هم لنډه کړي، د اتو ثانیو په حد کې خورا لنډ نبضونه تولیدوي. په ښکاره ډول، د اتوسیکنډ لیزرونو نسل یو پیچلي او څو اړخیزه پروسه جوړوي، د لوړې کچې تخنیکي وړتیا او ځانګړي تجهیزاتو غوښتنه کوي.

د دې پیچلې پروسې د له مینځه وړلو لپاره، موږ په ورځني سناریو کې یو استعاره موازي وړاندې کوو:

د لوړ شدت Femtosecond لیزر دالونه:

د یو استثنایی ځواکمن کیټپلټ درلودو تصور وکړئ چې په سمدستي توګه په لوی سرعت سره د تیږو د وهلو توان لري، د لوړ شدت فیمټوسیکنډ لیزر نبض لخوا لوبول شوي رول ته ورته دی.

ګازي هدف مواد:

د اوبو یو آرامه بدن انځور کړئ چې د ګازي هدف لرونکي موادو سمبول دی، چیرې چې د اوبو هر څاڅکي د بې شمیره ګاز اتومونو استازیتوب کوي. د اوبو دې بدن ته د تیږو د حرکت کولو عمل په ورته ډول په ګازي هدف لرونکي موادو باندې د لوړ شدت فیمټوسیکنډ لیزر نبض اغیزې منعکس کوي.

د الکترون حرکت او بیا یوځای کول (په فزیکي توګه ویل شوي لیږد):

کله چې د فیمټوسیکنډ لیزر نبض د ګازي هدف لرونکي موادو دننه د ګاز اتومونو اغیزه کوي، د پام وړ شمیر خارجي الکترونونه د وخت په تیریدو سره یو داسې حالت ته جذبیږي چیرې چې دوی د خپل اټومي نیوکلی څخه جلا کیږي، د پلازما په څیر حالت جوړوي. لکه څنګه چې د سیسټم انرژي بیا وروسته کمیږي (ځکه چې د لیزر نبضونه په طبیعي ډول نبض کیږي، د وقفې وقفې ځانګړتیاوې لري)، دا بهرنۍ الکترون د اټومي نیوکلی شاوخوا شاوخوا ته راستنیږي، د لوړ انرژی فوټونز خوشې کوي.

لوړ هارمونیک نسل:

تصور وکړئ هرکله چې د اوبو څاڅکي بیرته د جهيل سطح ته راښکته شي ، دا د اتوسیکنډ لیزرونو کې د لوړ هارمونیک په څیر څپې رامینځته کوي. دا ریپلونه د اصلي ریپلونو په پرتله لوړ فریکونسۍ او amplitudes لري چې د لومړني فیمټوسیکنډ لیزر نبض له امله رامینځته کیږي. د HHG پروسې په جریان کې، یو پیاوړی لیزر بیم، چې په دوامداره توګه د تیږو وهلو ته ورته دی، د ګاز هدف روښانه کوي، د جهيل سطح ته ورته وي. دا شدید لیزر فیلډ په ګاز کې الکترونونه هڅوي، د څپو سره ورته، د دوی د اصلي اتومونو څخه لیرې او بیا یې بیرته راګرځوي. هرکله چې یو الکترون اتوم ته راستون شي، نو دا د لوړې فریکونسۍ سره یو نوی لیزر بیم خارجوي، د ډیرو پیچلو ریپل نمونو سره ورته.

فلټر کول او تمرکز کول:

د دې ټولو نوي تولید شوي لیزر بیمونو سره یوځای کول د مختلف رنګونو (فریکونسۍ یا څپې طول) طیف رامینځته کوي ، چې ځینې یې د اټوسیکنډ لیزر تشکیلوي. د ځانګړو تودوخې اندازو او فریکونسۍ جلا کولو لپاره، تاسو کولی شئ یو ځانګړی فلټر وکاروئ، د غوښتل شوي ریپلونو غوره کولو په څیر، او د میګنیفاینګ شیشې کاروئ ترڅو دوی په ځانګړې ساحه کې تمرکز وکړي.

د نبض کمپریشن (که اړتیا وي):

که تاسو موخه لرئ چې د توپانونو ګړندي او لنډ تبلیغ وکړئ، تاسو کولی شئ د ځانګړي وسیلې په کارولو سره د دوی تکثیر ګړندی کړئ، د هر څپې د دوام وخت کم کړئ. د اتوسیکنډ لیزرونو نسل د پروسې پیچلي تعامل لري. په هرصورت، کله چې مات شي او لیدل کیږي، دا نور د پوهیدو وړ کیږي.