Nan yon anons enpòtan nan aswè 3 oktòb 2023, yo te devwale Pri Nobèl Fizik pou ane 2023 la, ki te rekonèt kontribisyon eksepsyonèl twa syantis ki te jwe wòl enpòtan kòm pyonye nan domèn teknoloji lazè attosecond.

Tèm "attosecond lazè" soti non li nan delè ekstrèmman kout li opere sou, espesyalman nan lòd attoseconds, ki koresponn ak 10^-18 segonn. Pou konprann siyifikasyon pwofon teknoloji sa a, yon konpreyansyon fondamantal sou sa yon attosecond vle di se esansyèl. Yon attosecond kanpe kòm yon inite tan ki depase minit, ki konstitye yon milya dola nan yon milya dola nan yon kontèks pi laj nan yon sèl segonn. Pou mete sa a nan pèspektiv, si nou ta konpare yon segonn ak yon mòn gwo, yon attosecond ta sanble ak yon grenn sab sèl ki nich nan baz mòn lan. Nan entèval tanporèl sa a, menm limyè ka apèn travèse yon distans ki ekivalan a gwosè yon atòm endividyèl. Atravè itilizasyon lazè attosecond, syantis yo jwenn kapasite san parèy pou egzamine ak manipile dinamik konplike elektwon ki nan estrikti atomik yo, menm jan ak yon repetisyon ralanti ankadreman-pa-ankadreman nan yon sekans sinematik, kidonk fouye nan entèraksyon yo.

Attosecond lazèreprezante akimilasyon rechèch vaste ak efò konsète pa syantis yo, ki te exploiter prensip optik ki pa lineyè pou fè lazè ultrarapid. Avènman yo te ban nou yon pwen vantaj inovatè pou obsèvasyon ak eksplorasyon pwosesis dinamik k ap transpire nan atòm, molekil, e menm elektwon nan materyèl solid.

Pou elicide nati lazè attosecond ak apresye atribi pa konvansyonèl yo an konparezon ak lazè konvansyonèl, li enperatif pou eksplore kategorizasyon yo nan pi laj "fanmi lazè." Klasifikasyon pa longèdonn mete lazè attosecond majorite nan ranje frekans iltravyolèt ak frekans X-ray mou, ki vle di miyò longèdonn yo pi kout kontrèman ak lazè konvansyonèl yo. An tèm de mòd pwodiksyon, lazè attosecond tonbe nan kategori lazè enpulsyonèl, karakterize pa dire batman kè yo trè kout. Pou trase yon analoji pou klè, yon moun ka anvizaje lazè vag kontinyèl tankou yon flach ki emèt yon gwo limyè kontinyèl, pandan y ap lazè enpulsyonèl sanble ak yon limyè strobe, rapidman altène ant peryòd limyè ak fènwa. Nan sans, lazè attosecond montre yon konpòtman eksitan nan limyè a ak fènwa, men tranzisyon yo ant de eta yo transpire nan yon frekans etonan, rive nan domèn attoseconds.

Pli lwen kategorize pa pouvwa mete lazè nan parantèz ki ba-pouvwa, mwayen-pouvwa, ak gwo-pouvwa. Lazè Attosecond reyalize gwo pouvwa pik akòz dire batman kè yo trè kout, sa ki lakòz yon pik pouvwa pwononse (P) - defini kòm entansite enèji pou chak inite tan (P = W / t). Malgre ke pulsasyon lazè attosecond endividyèl yo ka pa posede enèji eksepsyonèlman gwo (W), limit tanporèl abreje yo (t) bay yo ak pik pouvwa ki wo.

An tèm de domèn aplikasyon, lazè span yon spectre ki kouvri aplikasyon endistriyèl, medikal ak syantifik. Lazè Attosecond prensipalman jwenn nich yo nan domèn rechèch syantifik, patikilyèman nan eksplorasyon fenomèn k ap evolye rapidman nan domèn fizik ak chimi, ki ofri yon fenèt nan pwosesis dinamik rapid nan mond mikwokosmik la.

Klasifikasyon pa mwayen lazè delimite lazè kòm lazè gaz, lazè solid-eta, lazè likid, ak lazè semi-conducteurs. Jenerasyon lazè attosecond anjeneral gon sou medya lazè gaz, kapitalize sou efè optik ki pa lineyè pou pwodwi amonik wo-lòd.

An rezime, lazè attosecond konstitye yon klas inik nan lazè kout batman kè, distenge pa dire batman kè ekstraòdinè kout yo, tipikman mezire nan attoseconds. Kòm yon rezilta, yo te vin tounen zouti endispansab pou obsève ak kontwole pwosesis dinamik ultrarapid nan elektwon nan atòm, molekil, ak materyèl solid.

Pwosesis la elabore nan jenerasyon lazè Attosecond

Teknoloji lazè Attosecond kanpe nan forefront de inovasyon syantifik, vante yon seri kondisyon curieux solid pou jenerasyon li yo. Pou elicide sibtilite yo nan jenerasyon lazè attosecond, nou kòmanse ak yon ekspozisyon kout sou prensip kache li yo, ki te swiv pa metafò vivan ki sòti nan eksperyans chak jou. Lektè ki pa gen konesans nan sibtilite fizik ki enpòtan yo pa bezwen dezespwa, paske metafò ki vin apre yo vize pou rann fizik fondamantal lazè attosecond aksesib.

Pwosesis jenerasyon lazè attosecond prensipalman depann sou teknik la ke yo rekonèt kòm High Harmonic Generation (HHG). Premyèman, yon gwo bout bwa gwo entansite femtosecond (10 ^ -15 segonn) pulsasyon lazè se byen konsantre sou yon materyèl sib gaz. Li se yon valè de note ke femtosecond lasers, analogue pou attosecond lasers, pataje caractéristiques de posede kout batman ki dire ak gwo pik pouvwa. Anba enfliyans jaden lazè entans lan, elektwon ki nan atòm gaz yo ap libere yon ti tan nan nwayo atomik yo, e yo antre nan yon eta de elektwon gratis. Kòm elektwon sa yo osile an repons a jaden lazè a, yo finalman retounen nan ak rekonbine ak nwayo atomik paran yo, kreye nouvo eta gwo enèji.

Pandan pwosesis sa a, elektwon deplase nan vitès ekstrèmman wo, epi lè rekonbinasyon ak nwayo atomik yo, yo lage enèji adisyonèl nan fòm emisyon amonik segondè, ki manifeste kòm foton ki gen gwo enèji.

Frekans foton gwo enèji ki fèk pwodwi sa yo se miltip nonb antye relatif frekans lazè orijinal la, ki fòme sa yo rele amonik wo-lòd, kote "harmonik" vle di frekans ki se miltip entegral frekans orijinal la. Pou atenn lazè attosecond, li vin nesesè pou filtre ak konsantre amonik wo-lòd sa yo, chwazi amonik espesifik epi konsantre yo nan yon pwen fokal. Si ou vle, teknik konpresyon batman kè ka plis abreje dire batman kè a, ki bay pulsasyon ultra-kout nan seri attosecond. Li evidan, jenerasyon lazè attosecond konstitye yon pwosesis sofistike ak plizyè aspè, ki mande yon wo degre de gwo abilite teknik ak ekipman espesyalize.

Pou demistifye pwosesis konplike sa a, nou ofri yon paralèl metafò ki chita sou senaryo chak jou:

Puls Lazè Femtosecond ki wo entansite:

Anvizaje posede yon katapult eksepsyonèlman pisan ki kapab lanse wòch enstantane nan yon vitès kolosal, menm jan ak wòl nan gwo entansite femtosecond lazè pulsasyon jwe.

Materyèl sib gaz:

Imajine yon kò dlo trankil ki senbolize materyèl sib gaz la, kote chak ti gout dlo reprezante yon kantite atòm gaz. Zak la nan propulsion wòch nan kò dlo sa a analoguman miwa enpak la nan gwo entansite pulsasyon lazè femtosecond sou materyèl la sib gaz.

Mouvman Elektwon ak rekonbinasyon (Tranzisyon fizikman rele):

Lè pulsasyon lazè femtosegond gen enpak sou atòm gaz yo nan materyèl sib gaz la, yon kantite siyifikatif elektwon ekstèn yo eksite momantanman nan yon eta kote yo detache nan nwayo atomik respektif yo, fòme yon eta ki sanble ak plasma. Kòm enèji sistèm nan diminye imedyatman (depi pulsasyon lazè yo natirèlman enpulsyonèl, prezante entèval nan sispansyon), elektwon ekstèn sa yo retounen nan vwazinaj yo nan nwayo atomik yo, lage foton gwo enèji.

Segondè jenerasyon amonik:

Imajine chak fwa yon ti gout dlo tonbe tounen nan sifas lak la, li kreye rid, anpil tankou amonik segondè nan lazè attosecond. Ondul sa yo gen pi wo frekans ak anplitid pase rid orijinal yo ki te koze pa batman lazè femtosecond prensipal la. Pandan pwosesis HHG la, yon gwo reyon lazè pwisan, ki sanble ak kontinyèlman voye wòch, eklere yon sib gaz, ki sanble ak sifas lak la. Sa a jaden lazè entans pouse elektwon nan gaz la, ki sanble ak ondulasyon, lwen atòm paran yo ak Lè sa a, rale yo tounen. Chak fwa yon elèktron retounen nan atòm nan, li emèt yon nouvo reyon lazè ak yon frekans ki pi wo, ki sanble ak modèl rid ki pi konplike.

Filtrage ak Konsantre:

Konbine tout reyon lazè ki fèk pwodwi sa yo bay yon spectre nan divès koulè (frekans oswa longèdonn), kèk nan yo ki konstitye lazè attosecond. Pou izole gwosè rid espesifik ak frekans, ou ka anplwaye yon filtè espesyalize, ki sanble ak chwazi rid rid, epi anplwaye yon loup pou konsantre yo sou yon zòn espesifik.

Konpresyon batman kè (si sa nesesè):

Si ou vize pwopagasyon rid pi vit ak pi kout, ou ka akselere pwopagasyon yo lè l sèvi avèk yon aparèy espesyalize, diminye tan an chak rid dire. Jenerasyon lazè attosecond enplike nan yon entèraksyon konplèks nan pwosesis. Sepandan, lè yo kraze ak vizyalize, li vin pi konpreyansib.