د ۲۰۲۳ کال د اکتوبر د ۳مې په ماښام د یوې مهمې اعلامیې په ترڅ کې، د ۲۰۲۳ کال لپاره د فزیک په برخه کې د نوبل جایزه اعلان شوه، چې د دریو ساینس پوهانو د غوره ونډو په رسمیت پیژندل کیږي چې د اټوسیکنډ لیزر ټیکنالوژۍ په ډګر کې یې د مخکښانو په توګه مهم رول لوبولی دی.

د "اټوزیکنډ لیزر" اصطلاح د هغې خورا لنډ وخت پیمانې څخه اخیستل شوې چې دا په ځانګړي ډول د اټوزیکنډونو په ترتیب کې کار کوي، په ځانګړي توګه د اټوزیکنډونو په ترتیب کې، د 10^-18 ثانیو سره مطابقت لري. د دې ټیکنالوژۍ د ژور اهمیت د پوهیدو لپاره، د اټوزیکنډ معنی څه ده یو بنسټیز پوهاوی خورا مهم دی. اټوزیکنډ د وخت د یوې خورا دقیقې واحد په توګه ولاړ دی، چې د یوې ثانیې په پراخه شرایطو کې د ثانیې د ملیارد برخې یو ملیارد برخه جوړوي. د دې په نظر کې نیولو سره، که موږ یوه ثانیه د یوې لوړې غر سره پرتله کړو، نو یو اټوزیکنډ به د غره په بنسټ کې د شګو د یوې دانه سره ورته وي. پدې لنډمهاله وختي وقفه کې، حتی رڼا په سختۍ سره د یو انفرادي اتوم د اندازې سره مساوي فاصله تیرولی شي. د اټوزیکنډ لیزرونو کارولو له لارې، ساینس پوهان د اټومي جوړښتونو دننه د الکترونونو پیچلي متحرکات وڅیړي او اداره کړي، د سینمایی ترتیب کې د چوکاټ په چوکاټ کې د ورو حرکت بیا پیلولو ته ورته، په دې توګه د دوی تعامل ته ننوځي.

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

د اټوسیکنډ لیزرونو د ماهیت د روښانه کولو او د دودیزو لیزرونو په پرتله د دوی غیر روایتی ځانګړتیاو د ستاینې لپاره، دا اړینه ده چې د "لیزر کورنۍ" په پراخه کچه د دوی طبقه بندي وپلټئ. د طول موج له مخې طبقه بندي اټوسیکنډ لیزرونه په عمده توګه د الټرا وایلیټ څخه تر نرم ایکس رې فریکونسیو پورې ځای په ځای کوي، چې د دودیزو لیزرونو په پرتله د دوی د پام وړ لنډ طول موجونه په ګوته کوي. د تولید حالتونو له مخې، اټوسیکنډ لیزرونه د نبض شوي لیزرونو په کټګورۍ کې راځي، چې د دوی د خورا لنډ نبض دورې لخوا مشخص شوي. د وضاحت لپاره د مشابهت د راښکته کولو لپاره، یو څوک کولی شي د دوامداره څپې لیزرونه د فلش لائټ په څیر تصور کړي چې د رڼا دوامداره بیم خپروي، پداسې حال کې چې نبض شوي لیزرونه د سټروب رڼا سره ورته وي، چې د روښانتیا او تیاره دورو ترمنځ په چټکۍ سره بدلیږي. په اصل کې، اټوسیکنډ لیزرونه د روښانتیا او تیاره کې د نبض چلند ښیې، بیا هم د دواړو حالتونو ترمنځ د دوی لیږد په حیرانونکي فریکونسۍ کې تیریږي، د اټوسیکنډ ساحې ته رسیږي.

د بریښنا له مخې نور طبقه بندي لیزرونه په ټیټ بریښنا، منځني بریښنا، او لوړ بریښنا بریکٹونو کې ځای پر ځای کوي. د اټوسیکنډ لیزرونه د دوی د خورا لنډ نبض دورې له امله لوړ لوړ ځواک ترلاسه کوي، چې په پایله کې یې د لوړ لوړ ځواک (P) څرګندیږي - چې د هر واحد وخت د انرژۍ شدت په توګه تعریف شوی (P=W/t). که څه هم انفرادي اټوسیکنډ لیزر نبضونه ممکن په استثنایی ډول لوی انرژي (W) ونه لري، د دوی لنډ لنډمهاله حد (t) دوی ته لوړ لوړ ځواک ورکوي.

د غوښتنلیک د ساحو له مخې، لیزرونه صنعتي، طبي او ساینسي غوښتنلیکونه پوښي. د اټوسیکنډ لیزرونه په عمده توګه د ساینسي څیړنې په ساحه کې خپل ځای ومومي، په ځانګړې توګه د فزیک او کیمیا په ساحو کې د چټک پرمختګ کونکي پدیدې په سپړنه کې، چې د مایکرو کاسمیک نړۍ د چټکو متحرک پروسو ته یوه کړکۍ وړاندې کوي.

د لیزر میډیم له مخې طبقه بندي لیزرونه د ګاز لیزرونو، جامد حالت لیزرونو، مایع لیزرونو، او سیمیکمډکټر لیزرونو په توګه تعریفوي. د اټوسیکنډ لیزرونو تولید معمولا د ګاز لیزر میډیا پورې اړه لري، د لوړ ترتیب هارمونیکونو رامینځته کولو لپاره د غیر خطي نظري اغیزو څخه ګټه پورته کوي.

په لنډه توګه، د اټوسیکنډ لیزرونه د لنډ نبض لیزرونو یو ځانګړی ټولګی جوړوي، چې د دوی د غیر معمولي لنډ نبض دورې لخوا توپیر کیږي، چې معمولا په اټوسیکنډونو کې اندازه کیږي. د پایلې په توګه، دوی د اتومونو، مالیکولونو او جامد موادو دننه د الکترونونو د الټرا فاسټ متحرک پروسو د څارنې او کنټرول لپاره لازمي وسیلې ګرځیدلي دي.

د اټوسیکنډ لیزر تولید پراخه پروسه

د اټوسیکنډ لیزر ټیکنالوژي د ساینسي نوښتونو په سر کې ولاړه ده، چې د دې نسل لپاره د شرایطو یوه په زړه پورې او سخته ټولګه لري. د اټوسیکنډ لیزر تولید پیچلتیاوې روښانه کولو لپاره، موږ د هغې د بنسټیزو اصولو لنډ وضاحت سره پیل کوو، وروسته له هغه چې د ورځني تجربو څخه اخیستل شوي روښانه استعارات راځي. هغه لوستونکي چې د اړونده فزیک پیچلتیاو کې نه دي نا امیده کیدو ته اړتیا نلري، ځکه چې راتلونکي استعارات هدف لري چې د اټوسیکنډ لیزرونو بنسټیز فزیک د لاسرسي وړ کړي.

د اټوسیکنډ لیزرونو د تولید پروسه په عمده توګه د لوړ هارمونیک جنریشن (HHG) په نوم پیژندل شوي تخنیک باندې تکیه کوي. لومړی، د لوړ شدت فیمټوسیکنډ (10^-15 ثانیو) لیزر نبضونو بیم په کلکه د ګازي هدف موادو باندې متمرکز دی. دا د یادونې وړ ده چې د فیمټوسیکنډ لیزرونه، د اټوسیکنډ لیزرونو ته ورته، د لنډ نبض مودې او لوړ لوړ ځواک درلودلو ځانګړتیاوې شریکوي. د شدید لیزر ساحې د نفوذ لاندې، د ګاز اتومونو دننه الکترونونه په لنډمهاله توګه د دوی اټومي نیوکلی څخه آزاد کیږي، په لنډمهاله توګه د آزاد الکترونونو حالت ته ننوځي. لکه څنګه چې دا الکترونونه د لیزر ساحې په ځواب کې څرخیږي، دوی بالاخره بیرته راستنیږي او د دوی د اصلي اټومي نیوکلی سره یوځای کیږي، نوي لوړ انرژي حالتونه رامینځته کوي.

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

د دې نوي تولید شوي لوړ انرژۍ فوټونونو فریکونسۍ د اصلي لیزر فریکونسۍ بشپړ ضربونه دي، چې هغه څه جوړوي چې د لوړ ترتیب هارمونیک په نوم یادیږي، چیرې چې "هارمونیک" هغه فریکونسۍ په ګوته کوي چې د اصلي فریکونسۍ بشپړ ضربونه دي. د اټوسیکنډ لیزرونو ترلاسه کولو لپاره، دا اړینه ده چې دا لوړ ترتیب هارمونیکونه فلټر او تمرکز کړئ، ځانګړي هارمونیکونه غوره کړئ او په یوه مرکزي نقطه کې یې متمرکز کړئ. که وغواړئ، د نبض کمپریشن تخنیکونه کولی شي د نبض موده نوره هم لنډه کړي، د اټوسیکنډ رینج کې خورا لنډ نبضونه تولید کړي. په څرګنده توګه، د اټوسیکنډ لیزرونو تولید یو پیچلی او څو اړخیزه پروسه جوړوي، چې د لوړې درجې تخنیکي وړتیا او ځانګړي تجهیزاتو ته اړتیا لري.

د دې پیچلې پروسې د پټولو لپاره، موږ په ورځني سناریوګانو کې یو استعاري موازي وړاندې کوو:

د لوړ شدت فیمټوسیکنډ لیزر نبضونه:

تصور وکړئ چې یو استثنایی قوي کیټپولټ لرئ چې په لوی سرعت سره سمدلاسه ډبرې غورځولو توان لري، د هغه رول سره ورته چې د لوړ شدت فیمټوسیکنډ لیزر نبضونو لخوا لوبول کیږي.

د ګاز لرونکي هدف مواد:

د اوبو یو ارام بدن تصور کړئ چې د ګازي هدف موادو سمبول دی، چیرې چې د اوبو هر څاڅکی د ګازو بې شمیره اتومونه استازیتوب کوي. د اوبو دې بدن ته د ډبرو د غورځولو عمل په ورته ډول د ګازي هدف موادو باندې د لوړ شدت فیمټوسیکنډ لیزر نبض اغیز منعکس کوي.

د الکترون حرکت او بیا یوځای کیدل (په فزیکي توګه لیږد ته ویل کیږي):

کله چې د فیمټوسیکنډ لیزر نبضونه د ګازي هدف موادو دننه د ګاز اتومونو سره ټکر کوي، د پام وړ شمیر بهرني الکترونونه په لنډمهاله توګه داسې حالت ته هڅول کیږي چیرې چې دوی د خپلو اړوندو اټومي نیوکلیو څخه جلا کیږي، د پلازما په څیر حالت جوړوي. لکه څنګه چې د سیسټم انرژي وروسته کمیږي (ځکه چې د لیزر نبضونه په طبیعي ډول نبض کیږي، د بندیدو وقفې لري)، دا بهرني الکترونونه د اټومي نیوکلیو شاوخوا ته راستنیږي، د لوړ انرژي فوټونونه خوشې کوي.

لوړ هارمونیک تولید:

تصور وکړئ هر کله چې د اوبو څاڅکی بیرته د جهيل سطحې ته راښکته شي، نو څپې رامینځته کوي، لکه د اټوسیکنډ لیزرونو کې لوړ هارمونیکونه. دا څپې د اصلي څپو په پرتله لوړې فریکونسۍ او طول لري چې د لومړني فیمټوسیکنډ لیزر نبض له امله رامینځته کیږي. د HHG پروسې په جریان کې، یو پیاوړی لیزر بیم، د دوامداره ډبرو غورځولو ته ورته، د ګاز هدف روښانه کوي، د جهيل سطحې ته ورته. دا شدید لیزر ساحه په ګاز کې الکترونونه، د څپو سره ورته، د دوی د اصلي اتومونو څخه لرې کوي او بیا یې بیرته راوباسي. هرکله چې یو الکترون اتوم ته راستون شي، دا د لوړې فریکونسۍ سره یو نوی لیزر بیم خپروي، د ډیرو پیچلو څپو نمونو ته ورته.

فلټر کول او تمرکز کول:

د دې ټولو نويو تولید شویو لیزر بیمونو سره یوځای کول د مختلفو رنګونو (فریکونسیو یا طول موجونو) طیف تولیدوي، چې ځینې یې د اټوسیکنډ لیزر جوړوي. د ځانګړو څپو اندازو او فریکونسۍ جلا کولو لپاره، تاسو کولی شئ یو ځانګړی فلټر وکاروئ، د مطلوبو څپو غوره کولو ته ورته، او د میګنیفاینګ شیشې څخه کار واخلئ ترڅو دوی په یوه ځانګړې ساحه تمرکز کړئ.

د نبض فشار (که اړتیا وي):

که تاسو موخه لرئ چې څپې ګړندۍ او لنډې تکثیر کړئ، تاسو کولی شئ د یوې ځانګړې وسیلې په کارولو سره د دوی تکثیر ګړندی کړئ، د هر څپې د دوام وخت کم کړئ. د اټوسیکنډ لیزرونو تولید د پروسو پیچلي تعامل لري. په هرصورت، کله چې مات شي او لیدل کیږي، دا ډیر د پوهیدو وړ کیږي.